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由于工业用水的原水和排放废水中存在着各种悬浮物和胶体颗粒,必须使用絮凝技术进行处理,而絮凝技术的关键是絮凝剂的选择。本文研究合成了含硅多核无机高分子絮凝剂PMC系列(PMC-A、PMC-F)与有机-无机复合絮凝剂SPP系列,以浊度和化学耗氧量(COD)为评价指标对模拟废水和多种工业废水处理效果进行了综合评价。
聚硅酸是合成PMC絮凝剂的主要原料,pH值对聚硅酸及PMC絮凝剂稳定性有重要影响。通过测评含3%SiO2的硅酸钠溶液在不同pH值时开始发生聚合反应的时间(即溶液呈现淡蓝色的时间t1)、完全形成凝胶的时间(t2)和聚合反应持续发生的时间(即时间差△t=t2-t1),表明pH=5.50时聚硅酸具有较好的稳定性,此时其聚合度和反应速度较为合适。硅含量对聚硅酸稳定性亦有重要影响,对pH=5.50时不同SiO2含量的硅酸钠溶液的t1、t2及△t的研究表明,SiO2含量为3%时聚硅酸具有适宜的聚合度和反应速度,可制备出稳定性较好的聚硅酸,并进而制得稳定性良好的PMC絮凝剂。
将一定量的铝盐、铁盐、镁盐与聚硅酸聚合反应生成交联剂F-2。F-2与聚合氯化铝(PAC)交联生成铝基PMC絮凝剂(PMC-A),与聚合硫酸铁(PFS)交联生成铁基PMC絮凝剂(PMC-F)。综合实验确定PMC-A的优选配方为mF-2:mPAC=1:1,PMC-F的优选配方为mF-2:mPFS=1:1。
利用玉米淀粉(CStarch)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)与PAC合成了系列有机-无机复合絮凝剂SPP。用聚丙烯酰胺(PAM)与甲醛(FD)、二甲胺(DMA)通过曼尼其(Mannich)反应合成CPAM,研究了反应影响因素,确定反应温度45℃,反应时间2.0h,PAM、FD与DMA的质量比为1.0:0.8:1.5为最优反应条件。改变CStarch、CPAM与PAC之间的质量比,合成不同配方的SPP系列絮凝剂,通过评价其稳定性、经济性与絮凝性能,优化出CStarch(5%水溶液)、CPAM(1%水溶液)与PAC(固体)的最佳质量比为4:2:3。
针对油田压裂液返排液、油田聚合物驱采出液、炼油厂污水、水电厂污水、钢铁厂冷却水及橡胶助剂厂污水,系统评价了PMC-A、PMC-F及SPP絮凝剂的絮凝特性,试验表明这两个系列的絮凝剂均具有优异的絮凝效果,浊度去除率高,COD去除率一般可达到40%左右。经多批次絮凝剂工业化中试生产和不同类型污水处理实践,表明PMC絮凝剂和SPP絮凝剂的性能较常规的无机高分子絮凝剂和有机-无机复合絮凝剂更加优越,且原料易得,合成工艺简单,具有较高性价比。