Bagaimana Emulsi Poliakrilamida Kationik Mengeluarkan Organik dalam Air Sisa
Emulsi poliakrilamida kationik (CPAM) menyingkirkan bahan organik daripada air sisa dengan menukarkan organik terlarut dan koloid kepada flok yang lebih besar dan boleh dipisahkan melalui peneutralan cas dan penyambungan polimer.
Dalam amalan, CPAM berfungsi paling baik sebagai flokulan (atau bantuan koagulan): ia mengikat zarah organik bercas negatif, minyak teremulsi dan bahan humik/fulvik ke dalam aglomerat padat yang boleh disingkirkan melalui pemendapan, pengapungan udara terlarut (DAF) atau penapisan.
Apa yang sebenarnya dilakukan oleh emulsi CPAM kepada "bahan organik"
“Bahan organik” dalam air sisa biasanya merupakan campuran organik terlarut (diukur sebagai COD/TOC), koloid yang menyumbang kepada COD dan warna, dan pepejal terampai dengan kandungan organik. CPAM terutamanya menyasarkan pecahan iaitu koloid atau berkaitan zarah ; mengeluarkan pepejal tersebut juga mengeluarkan organik yang melekat padanya.
Contohnya, dalam kebanyakan air sisa industri (makanan, minuman, pulpa dan kertas, tekstil, air sisa berminyak), sebahagian besar COD dibawa oleh bahan terampai/koloid halus. Apabila CPAM meningkatkan saiz flok dan kadar mendap/pengapungan, COD boleh turun dengan ketara kerana COD itu terikat pada pepejal yang dibuang.
Mekanisme: bagaimana emulsi poliakrilamida kationik menyingkirkan bahan organik
Peneutralan cas bagi organik bercas negatif
Banyak bahan organik dalam air sisa menunjukkan cas negatif bersih: bahan humik, serpihan lignin, molekul pewarna, asid lemak, dan permukaan zarah halus yang disalut dengan organik. CPAM membawa kumpulan bercas positif yang mengurangkan tolakan elektrostatik dan membolehkan perlanggaran "melekat", membentuk mikroflok yang boleh ditanggalkan.
Penyambung polimer: menukar mikroflok menjadi flok yang kuat dan boleh diselesaikan
Molekul CPAM menjerap ke berbilang zarah sekaligus. Segmen rantai polimer melekat pada satu permukaan manakala segmen lain memanjang ke dalam air dan melekat di tempat lain, "merapatkan" zarah ke dalam flok yang lebih besar dan lebih kuat. Merapatkan ialah sebab utama CPAM boleh meningkatkan prestasi DAF dan penyelesaian penjelas dengan meningkatkan saiz dan keteguhan flok.
Sapuan dan penjeratan (apabila digunakan dengan koagulan bukan organik)
CPAM kerap dipasangkan dengan tawas, garam ferik, PAC (polialuminum klorida), atau kapur. Koagulan tak organik membentuk mendakan hidroksida yang "menyapu" organik daripada larutan; CPAM kemudiannya menguatkan dan membesarkan flok tersebut. Gabungan ini selalunya menghasilkan pengurangan COD/TOC yang lebih besar daripada CPAM sahaja apabila organik terlarut adalah penting.
Kelebihan khusus emulsi: pengaktifan dan penyebaran yang cepat
Emulsi CPAM ialah produk "emulsi songsang" yang mesti diterbalikkan (diaktifkan) dalam air. Apabila terbalik dengan betul, ia meresap dengan cepat dan menghantar rantai polimer berat molekul tinggi dengan cekap, yang menyokong pertumbuhan flok yang cepat pada dos aktif yang rendah.
Tempat CPAM paling banyak mengurangkan COD/TOC (dan jika tidak)
CPAM paling berkesan apabila bahan organik terikat pada zarah, emulsi atau koloid. Ia kurang berkesan untuk organik yang benar-benar terlarut, berat molekul rendah (contohnya, gula, alkohol, asid rantai pendek) melainkan koagulan huluan atau rawatan lain menukarkannya kepada fasa boleh alih.
- Faedah tinggi: warna/koloid (humics, pewarna), emulsi berminyak, pepejal terampai halus, penebalan dan penyahairan enapcemar (penyingkiran pepejal kaya organik).
- Faedah sederhana: air sisa industri bercampur di mana koagulan menghasilkan mendakan dan CPAM membina flok yang kuat untuk mendap/DAF.
- Faedah terhad: air sisa dikuasai oleh organik terlarut kecil tanpa langkah pembekuan; pengoksidaan biologi, penjerapan (GAC), atau pengoksidaan lanjutan mungkin diperlukan.
Dos praktikal dan sasaran operasi
Prestasi CPAM bergantung pada pemilihan ketumpatan cas dan berat molekul yang betul, kemudian menggunakannya dengan pengaktifan dan pencampuran yang betul. Sebagai titik permulaan, banyak tumbuhan mencari rawatan yang berkesan di ~1–10 mg/L polimer aktif , ditapis dengan ujian balang.
Panduan make-down (pengaktifan) untuk emulsi CPAM
- Kepekatan make-down biasa: 0.1–0.5% aktif (biasa digunakan untuk mengimbangi kebolehpaman dan penyebaran cepat).
- Gunakan air pencairan bersih apabila boleh; air pencairan kekeruhan tinggi boleh menggunakan polimer secara pramatang.
- Pastikan penyongsangan/penuaan yang betul: pengaktifan yang tidak mencukupi selalunya kelihatan seperti "flok yang lemah" walaupun pada dos yang lebih tinggi.
Mencampurkan sasaran yang melindungi penyambung polimer
CPAM memerlukan penyebaran awal yang cepat, diikuti dengan pencampuran lembut untuk menumbuhkan flok tanpa mengguntingnya. Pencampuran berlebihan boleh memecah flok dan mengurangkan penyingkiran organik melalui pengapungan/pendapan.
- Campuran pantas: tenaga tinggi untuk ~30–60 saat untuk mengedarkan polimer.
- Flocculation: pencampuran lembut untuk ~5–20 minit untuk memaksimumkan penjembatan dan kekuatan flok.
pH dan pasangan koagulan
Jika organik terlarut menonjol, menggandingkan CPAM dengan tawas/ferric/PAC selalunya meningkatkan penyingkiran. Optimumkan pH untuk koagulan tak organik terlebih dahulu, kemudian potong dos CPAM untuk membina saiz flok dan memperbaiki pengasingan.
| Pembolehubah | Perkara yang mungkin anda perhatikan | Pelarasan operasi |
|---|---|---|
| Kurang dos | Flok kecil dan lambat mendap; kekeruhan tinggi/pengalihan COD | Tingkatkan CPAM dalam langkah kecil; mengesahkan pengaktifan dan penyebaran |
| Terlebih dos | Denda "distabilkan semula"; gumpalan licin; kekeruhan efluen yang lebih tinggi | Kurangkan dos; pertimbangkan gred ketumpatan cas yang lebih rendah |
| Terlalu banyak ricih | Flocs terbentuk kemudian pecah; selimut atau penjernih DAF yang tidak stabil | Memendekkan campuran tenaga tinggi; mengurangkan ricih pam; memanjangkan pemberbukuan lembut |
| Organik terlarut tinggi | Penurunan COD terhad dengan CPAM sahaja | Tambah/optimumkan tawas, ferik atau PAC; kemudian gunakan CPAM sebagai bantuan koagulan |
Pendekatan ujian balang yang memfokuskan pada penyingkiran organik
Ujian balang harus mengukur bukan sahaja kekeruhan, tetapi juga penunjuk organik yang berkaitan dengan sistem anda (COD, TOC, UV254, warna, minyak & gris). Ini memastikan pemilihan CPAM sejajar dengan "penyingkiran bahan organik", bukan hanya kejelasan.
- Saring keperluan untuk koagulan tak organik: uji tawas/ferrik/PAC pada beberapa dos untuk melihat sama ada organik terlarut (warna/UV254/COD) bertindak balas.
- Tambahkan CPAM sebagai bantuan flokulan: mulakan dengan 1–3 mg/L aktif , kemudian laraskan merentasi jalur praktikal (contohnya, 0.5–10 mg/L aktif bergantung pada pepejal dan jenis air sisa).
- Perhatikan masa pembentukan flok, saiz flok, dan rintangan ricih; kemudian ukur COD/TOC (atau UV254/warna) supernatan terapung/terapung (atau UV254/warna) selepas masa pengasingan yang konsisten.
- Pilih tetingkap dos yang memberikan prestasi yang stabil, bukan sahaja satu balang "terbaik", untuk mengurangkan sensitiviti kepada perubahan beban harian.
Mod dan pembetulan kegagalan biasa
- Penyingkiran kekeruhan yang baik tetapi pengurangan COD yang lemah: organik terutamanya dibubarkan; tambah/optimumkan koagulan tak organik, laraskan pH, atau pertimbangkan penjerapan/rawatan biologi.
- Flocs kelihatan "bertali" dan terbawa-bawa: berlebihan atau berat molekul terlalu tinggi untuk keadaan hidraulik; mengurangkan dos atau menukar gred; mengurangkan ricih hiliran.
- Prestasi tidak konsisten anjakan ke anjakan: emulsi tidak terbalik sepenuhnya, kualiti air pencairan berbeza-beza, atau perubahan permintaan caj air sisa; menyeragamkan solekan, semak masa penuaan, dan ketatkan kawalan suapan.
- ketidakstabilan selimut DAF: polimer ditambah terlalu awal/terlalu lewat atau ricih tinggi semasa suntikan; pindahkan tempat suntikan, tingkatkan masa pemberbukuan yang lembut, dan sahkan pemasaan gelembung/kimia.
Kesimpulan: jawapan praktikal dalam satu baris
Emulsi poliakrilamida kationik mengeluarkan bahan organik dengan meneutralkan bahan organik bercas negatif dan merapatkan zarah menjadi gumpalan besar yang boleh dimendap, diapungkan atau ditapis—biasanya pada dos aktif yang rendah apabila pengaktifan dan pencampuran dilakukan dengan betul.
