Polyacrylamide: Pemendakan & Bridging Chemical

Mekanisme: Bagaimana Polyacrylamide Mempercepatkan dan Jambatan Zarah Koloid Organik

Polyacrylamide (PAM) menyebabkan penyingkiran koloid organik terutamanya oleh dua mekanisme fizikal -kimia pelengkap: peneutralan caj (hujan) dan penyambungan pemberbukuan. Menguatkan peneutralan, PAM kationik (atau sebahagian terhidrolisis PAM dengan kehadiran kation multivalen) mengurangkan penolakan elektrostatik yang menyimpan zarah organik kecil tersebar, membolehkan mereka agregat dan menyelesaikan. Dalam merapatkan, PAM-berat badan yang tinggi menyerap ke beberapa zarah secara serentak: rantai polimer panjang tunggal melekat pada permukaan di tapak yang dipisahkan dan zarah menghubungkan secara fizikal ke dalam floc yang lebih besar yang cepat menetap atau boleh dihiasi.

Sifat polimer yang menentukan tindakan precipitating vs bridging

Berat molekul (panjang rantai)

PAM berat molekul tinggi (biasanya> 5-10 mda) nikmat menjembatani kerana gegelung panjang boleh merangkumi jarak interparticle yang besar dan merangkumi pelbagai zarah. Pam berat molekul rendah mempunyai kapasiti merapatkan terhad dan berkelakuan lebih seperti flocculant jarak pendek yang dapat membantu meneutralkan caj tetapi membentuk floc yang lebih kecil.

Ketumpatan dan jenis cas (kationik, anionik, nonionik)

Tanda dan ketumpatan kumpulan ionik pada PAM mengawal mekanisme pemendakan (caj peneutralan):

• PAM kationik: Sangat berkesan untuk mencetuskan koloid organik yang dikenakan secara negatif (mis., Bahan humik, zarah enapcemar anionik) melalui tarikan elektrostatik dan peneutralan.
• PAM ANIONIC: Berguna apabila koloid dicas secara positif atau apabila menjembatani dikehendaki tanpa peneutralan caj pesat; sering digunakan dengan koagulan kationik dalam rawatan dua langkah.
• PAM NONIONIC: Bertindak terutamanya oleh penyambungan dan disukai di mana interaksi ionik lemah atau berubah -ubah.

Pemboleh ubah proses utama yang mempengaruhi keberkesanan

kekuatan pH dan ionik

pH mengubah caj permukaan koloid organik dan caj jelas polimer yang dihidrolisis sebahagiannya; Kekuatan ionik memampatkan lapisan dua elektrik dan boleh menggalakkan hujan dengan penurunan penurunan. Tingkap pH rawatan air biasa adalah 6-9, tetapi pH optimum mesti diuji kerana pH boleh mengalihkan penyesuaian polimer dan tingkah laku penjerapan.

Mencampurkan tenaga dan urutan

Pencampuran awal cepat (ricih tinggi) biasanya digunakan untuk menyebarkan koagulan dan membuat kekerapan perlanggaran untuk peneutralan caj; Pencampuran lembut berikut untuk membolehkan rantai polimer untuk menyerap dan jambatan tanpa ricih rantai panjang. Menggoda akan memecahkan flocs yang dibentuk dengan merapatkan dan mengurangkan prestasi penyelesaian dan penyahairan.

Aplikasi Praktikal: Strategi dos dan metodologi ujian balang

Mengoptimumkan penggunaan PAM memerlukan ujian balang berskala kecil yang meniru medan pencampuran dan masa kediaman. Langkah -langkah biasa ialah: Jalankan campuran cepat untuk mensimulasikan penyebaran koagulan, tambah polimer pada dos yang rendah dan perhatikan; secara progresif meningkatkan dos sehingga kekeruhan, jumlah enapcemar, atau kadar penyelesaian mencapai optimum praktikal; Menilai kekuatan floc dengan menggunakan denyutan ricih pendek dan memerhatikan pertumbuhan semula. Sentiasa termasuk kosong (tiada polimer) dan ujian untuk berat molekul yang berlainan atau kepadatan cas.

Pemantauan dan pemeriksaan analisis untuk mengesahkan hujan dan merapatkan

Gunakan pengukuran pelengkap untuk menilai sama ada pemendakan (caj peneutralan) atau menjembatani mendominasi dan mengukur prestasi:

• Kekeruhan dan penyingkiran pepejal (TSS) yang digantung - Petunjuk medan cepat pembentukan agregat.
• Potensi Zeta-Zeta hampir-sifar menunjukkan peneutralan caj yang berkesan; Sekiranya zeta kekal negatif tetapi bentuk flocs besar, penyambungan mungkin dominan.
• Pengagihan saiz zarah - Pertumbuhan kepada diameter hidrodinamik yang lebih besar menandakan penyambungan yang berjaya.
• Menetap halaju dan masa sedutan kapilari (CST) untuk enapcemar - menilai keuntungan penyahairan dari penyambungan flocs.

Pertimbangan reka bentuk dan petua operasi

Mulakan Rendah dan Titrate

Mulakan dengan dos konservatif dan meningkat dalam ujian balang. Overdosing boleh menghidupkan semula koloid (terutamanya dengan beberapa peralihan keseimbangan anionik/kationik) atau membuat flocs yang sensitif, ricih yang sukar untuk dah.

Urutan dengan koagulan

Apabila organik sangat dikenakan atau hadir pada kepekatan yang tinggi, gunakan koagulan logam (mis., Alum, ferric chloride) atau polyelectrolyte kationik untuk terlebih dahulu mengurangkan caj; Ikuti dengan Pam High-MW untuk pertumbuhan dan pertumbuhan floc. Dalam banyak enapcemar perindustrian, gabungan flocculant gabungan menghasilkan hasil penangkapan pepejal dan penyahairan yang terbaik.

Pengurusan ricih dan pemilihan pam

Pilih pam dan paip untuk meminimumkan ricih selepas penambahan polimer. Sekiranya polimer mesti melalui zon ricih tinggi, pertimbangkan pemulihan hiliran (mencampurkan ke dalam zon tertutup) supaya flocs dapat membentuk semula.

Masalah kualiti alam sekitar, keselamatan dan polimer

Berhati-hati dengan monomer sisa (acrylamide) dalam produk PAM gred teknikal; Pilih produk yang disahkan untuk monomer sisa rendah apabila digunakan dalam pelepasan sensitif atau alam sekitar. Juga pertimbangkan biodegradability dan nasib flocs besar - permohonan tanah atau pelupusan pepejal yang disiram mungkin memerlukan ujian untuk sisa polimer, AOX, atau bahan cemar yang berkaitan bergantung kepada bidang kuasa.

Penyelesaian masalah masalah biasa

• Penetapan yang lemah tetapi peningkatan kekeruhan yang rendah: periksa polimer MW (mungkin terlalu rendah) dan sejarah ricih; Cuba MW Nonionic atau kationik MW yang lebih tinggi dan kurangkan ricih.
• Slimy, flocs yang lemah selepas dos yang tinggi: overdosing boleh menyebabkan penstabilan sterik-mengurangkan dos dan ujian balang semula.
• Prestasi yang tidak konsisten dengan kebolehubahan yang berpengaruh: Melaksanakan kekeruhan dalam talian/pemantauan berpotensi Zeta dan pelarasan dos automatik (kawalan maklum balas).

Kesimpulan - Mekanisme yang sepadan dengan objektif

Untuk menghilangkan zarah koloid organik dengan berkesan, mengenal pasti sama ada keutamaan anda adalah pemendakan cepat (peneutralan caj) atau pembentukan flocs yang boleh diatur (bridging) yang mantap. Pilih caj polimer dan berat molekul untuk dipadankan dengan tujuan, mengoptimumkan keadaan pH/ionik dan pencampuran, dan sahkan dengan ujian balang dan pemantauan zeta/saiz. Digunakan dengan betul, polyacrylamide kekal sebagai salah satu alat yang paling fleksibel dan ekonomik untuk menjadikan koloid organik yang stabil menjadi pepejal yang boleh diselesaikan atau boleh ditapis.