两性聚(甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵丙烯酰胺丙烯酸)三元共聚物(A PAM)的制备和应用

[db:作者] / 2023-02-10 00:00

[制备方法]两性聚(甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵丙烯酰胺丙烯酸)三元共聚物(A PAM)的制备。

先将计量的甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)，丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)按一定配比加入反应器中，然后加入适量的水和添加剂，在搅拌下使反应物溶解均匀，通氮5～10min，加入引发剂过硫酸铵和脲水溶液，搅拌均匀后于30℃下静置反应4～6h，得凝胶状的聚合产物。经干燥、造粒得A PAM样品，收率大于99%。

[应用]

(1)磺化厂生化污泥试验

表11-19列出了两性聚丙烯酰胺絮凝剂对P&G公司磺化厂的生化污泥进行絮凝脱水试验的结果，该磺化厂生化污泥的固含量为6.66%，pH值为4.5。为了便于比较，也分别列出了CPA2E型(工业品)和CPA2I型阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂按同样操作进行试验所得的结果。试验时，所有样品对生化污泥中固体成分的添加量为0.75%。从表11-19可见，APAM 22和A PAM 24所形成的絮凝体直径均小于1.0mm，其对应的滤饼含水率分别为76.14%和78.12%，该数值均高于同系列其他样品的滤饼含水率，甚至比CPA2E和CPA2I的滤饼含水率(分别为75.85%和74.48%)也高。这一结果说明，使用阳离子度太高的两性聚丙烯酰胺絮凝剂处理P&G磺化厂的生化污泥，其脱水效果并不好。而其他阳离子度适中的A 2PAM 2x(x=1，3，5，…，9)样品均表现出优于CPA2E型的絮凝效果。它们所形成的絮状物直径较CAP2E大115～510倍，滤饼含水率则低1%～3%。其中，尤以两性特征极为明显的APAM 27的絮凝效果最佳(AA摩尔含量：15%)，这充分表现出了两性APAM絮凝剂中阴、阳离子基团在废水处理中的协同作用。

表11-19 磺化厂生化污泥的絮凝脱水试验结果

(2)对生化污泥的絮凝脱水试验

表11-20是用A PAM系列的絮凝剂对广州市大坦沙污水处理厂的生化污泥进行絮凝脱水试验结果。该污水处理厂的生化污泥固含量为4.1%，pH值为7.0。为便于比较，在同一条件下进行了CPA-II和CPA-VI型絮凝剂的对比试验。表11-20所有样品对生化污泥中固体成分的添加量为1.22%。由于该污水处理厂所处理的污水以生活污水和工业废水为主，其成分极为复杂。即使如此，从表11-20仍可看到一些规律。对于分子量适中，AA在原料配比中含量较大以及0.05%水溶液的pH值远离等电点时的APAM-5、APAM-7和APAM-8*样品，其所形成的絮凝体直径均大于CPA-II型比较样，而相应滤饼含水率则低于CPA-II型样品3%～5%。这一结果，再一次表明了两性APAM絮凝剂中，阴、阳离子基团的协同作用对生化污泥絮凝脱水的促进效果。此外，黏度越大(例如APAM-1)的絮凝剂，也有利于絮凝体的形成和稳定，相应滤饼的含水率也越低(APAM-1为77.30%)。

表11-20 对工业废水、生活污水和生化污泥的絮凝脱水试验结果

(3)对污泥的脱水性能试验

由于污泥中的微细颗粒带负电，互相排斥，还有部分污泥与表面附着水结合成凝胶体，所以它们能在水中稳定分布，沉降性能较差，靠重力沉降只能将污泥与游离水分开；当加入絮凝剂后，絮凝剂使带负电的污泥颗粒脱稳，并使表面附着水转化成游离水。因为游离水比较容易脱除，故在相同的过滤条件下，对比滤饼的含水率，可作为衡量絮凝剂性能的一个指标。污泥来自卫河新乡市段，这里污泥淤积严重，含水量高，难于清理，阻塞河道。空白实验时滤饼含水率为37.8%，而使用絮凝剂P(AM/AMPS/DMDAAC)后滤饼含水率降为19.8%，且滤饼不沾滤布，说明这种絮凝剂有较好的污泥脱水效果。

根据厂商报价，新乡产的聚合级AMPS为18000元/吨，60%的DMDAAC为16000元/吨，1上海产的99.9%的AM为17800元/吨，工业乙醇为3700元/吨，加上生产过程劳务费、水电费等，P(AM/AMPS/DMDAAC)的成本预计为25000元/吨左右，与聚丙烯酰胺和无机絮凝剂相比较高，但与其他合成高分子絮凝剂相比，较为适中。

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