Nhũ tương CPAM dùng trong xử lý nước thải

Hiệu ứng keo tụ của chất lỏng aionic CPAM liên kết chéo là kết quả của sự tương tác của nó với các chất ô nhiễm trong nước thải, chẳng hạn như các hạt keo, nhũ tương dầu thô và chất rắn lơ lửng. Hiệu ứng này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm tính chất của chính tác nhân, các thông số môi trường của nước thải và điều kiện vận hành. 

Các yếu tố ảnh hưởng cụ thể như sau: 

1. Tính chất của CPAM dùng làm chất xử lý nước

Cấu trúc phân tử và tính chất lý hóa của dung dịch CPAM là cơ sở để xác định hiệu quả keo tụ của dung dịch CPAM, chủ yếu bao gồm các thông số sau: 

1). Mức độ liên kết chéo của chất lỏng CPAM

Mức độ liên kết ngang đề cập đến mật độ liên kết ngang giữa các chuỗi phân tử, ảnh hưởng trực tiếp đến độ chặt chẽ của cấu trúc mạng ba chiều. 

Nếu nồng độ CPAM quá thấp: Cấu trúc ba chiều lỏng lẻo, độ bền cơ học kém và khả năng chịu cắt yếu. Dễ bị vỡ trong điều kiện lưu lượng lớn hoặc khuấy trộn, dẫn đến giảm khả năng liên kết và dễ vỡ bông cặn. 

Nếu mức độ liên kết ngang quá cao: Chuỗi phân tử của chất lỏng CPAM trở nên quá cứng, độ hòa tan giảm (thậm chí có thể khó hòa tan). Nó không thể phân tán hoàn toàn trong nước thải để tiếp xúc với các chất ô nhiễm, và cấu trúc mạng lưới quá dày đặc có thể cản trở quá trình bao bọc và hấp phụ các hạt keo, dẫn đến giảm hiệu quả keo tụ. 

2). Độ cation của chất lỏng CPAM

Độ cation của chất lỏng CPAM quyết định khả năng trung hòa điện tích và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hấp phụ các chất ô nhiễm mang điện tích âm (như nhũ tương dầu thô, hạt đất sét). 

3). Trọng lượng phân tử của chất lỏng CPAM

Trọng lượng phân tử của chất lỏng CPAM ảnh hưởng đến độ dài của chuỗi phân tử và hiệu ứng cản trở không gian. 

Khi trọng lượng phân tử lớn: Chuỗi chất lỏng CPAM dài hơn, khả năng liên kết mạnh hơn, có thể kết nối nhiều hạt keo hơn để tạo thành các bông cặn lớn. Tuy nhiên, trọng lượng phân tử quá cao có thể làm giảm độ hòa tan và dễ bị vỡ trong môi trường cắt mạnh. 

Khi trọng lượng phân tử nhỏ: Chuỗi chất lỏng CPAM ngắn, khả năng bắc cầu yếu, các bông cặn nhỏ và quá trình lắng chậm. 

Trong các ứng dụng thực tế, cần phải lựa chọn trọng lượng phân tử phù hợp (thường nằm trong khoảng từ 1 triệu đến 10 triệu) theo lưu lượng nước thải (cường độ cắt) và kích thước hạt của chất ô nhiễm. 

2. Thông số chất lượng nước thải 

Nước thải từ mỏ dầu có thành phần phức tạp (chứa dầu, chất rắn lơ lửng, độ mặn cao, nhiệt độ cao, v.v.) và đặc điểm chất lượng nước ảnh hưởng trực tiếp đến sự tương tác giữa chất lỏng CPAM và các chất ô nhiễm:

1). Giá trị pH: Giá trị pH ảnh hưởng đến mức độ phân ly của các nhóm chất lỏng CPAM và điện tích bề mặt của các chất ô nhiễm, do đó làm thay đổi hiệu ứng keo tụ

 2). Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến tính di động của phân tử và độ ổn định cấu trúc của chất lỏng CPAM: 

Ở nhiệt độ thấp (<20℃): Chuỗi phân tử của chất lỏng CPAM chuyển động chậm, khả năng va chạm với các chất ô nhiễm giảm, tốc độ phản ứng keo tụ chậm lại và thời gian hình thành bông cặn kéo dài. 

Ở nhiệt độ cao (>80℃): Mặc dù có thể tăng tốc chuyển động phân tử, nhưng nó có thể gây ra sự suy thoái một phần cấu trúc liên kết chéo của chất lỏng CPAM (đặc biệt khi các liên kết chéo yếu), phá hủy cấu trúc mạng ba chiều và làm giảm sức cản cắt. 

Đồng thời, nhiệt độ cao có thể làm nhũ tương dầu thô ổn định hơn, làm tăng độ khó của quá trình keo tụ. - Khả năng thích ứng: Đối với nước thải giếng sâu trong các mỏ dầu (60 - 120℃), cần lựa chọn chất liên kết chéo chịu nhiệt độ cao (như CCPAM liên kết chéo với epichlorohydrin) để tránh phá hủy cấu trúc ở nhiệt độ cao. 

3). Độ mặn (Độ mạnh của ion): Nước thải từ mỏ dầu chứa nồng độ cao Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl⁻, v.v. 

4). Loại chất ô nhiễm và nồng độ - Điện tích bề mặt của chất ô nhiễm: Khả năng hấp phụ của chất lỏng CPAM đối với nhũ tương dầu thô (mang điện tích âm mạnh), các hạt đất sét (mang điện tích âm) và mảnh vụn vi khuẩn (mang điện tích âm) trong nước thải mỏ dầu là khác nhau. 

3. Điều kiện quy trình vận hành Các thông số vận hành của quy trình keo tụ ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân tán, phản ứng và hình thành bông cặn của chất lỏng CPAM: 

1). Liều lượng: Liều lượng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ: 

Liều lượng không đủ: Không thể trung hòa hoàn toàn các chất gây ô nhiễm hoặc cầu nối, dẫn đến hình thành các bông cặn nhỏ, độ đục cao và hàm lượng dầu cao trong nước thải. 

Liều lượng quá mức: Các phân tử CPAM lỏng dư thừa được hấp phụ trên bề mặt hạt, tạo thành một lớp bao bọc tích điện dương. Các hạt phân tán lại do lực đẩy của cùng một điện tích (tức là, "re - ổn địnhddhhh), đồng thời làm tăng chi phí của tác nhân và COD của nước thải. 

Liều lượng tối ưu: Cần xác định bằng phương pháp thử nghiệm Jar. Thông thường, đối với nước thải mỏ dầu, liều lượng là 5 - 50 mg/L (được điều chỉnh cụ thể theo nồng độ chất ô nhiễm và hiệu suất của dung dịch CPAM).  

2). Cường độ và thời gian khuấy - Mục đích của việc khuấy là để phân tán đều chất lỏng CPAM và tiếp xúc hoàn toàn với các chất ô nhiễm, nhưng cường độ và thời gian cần được kiểm soát: 

Giai đoạn trộn (1 - 5 phút sau khi định lượng): Cần khuấy ở cường độ trung bình đến cao (tốc độ quay 100 - 300 vòng/phút) để đảm bảo phân tán đồng đều thuốc và tránh nồng độ cục bộ quá mức. 

Giai đoạn keo tụ (5 - 20 phút sau khi trộn): Cần khuấy cường độ thấp (tốc độ quay 30 - 60 vòng/phút) để thúc đẩy sự phát triển của bông cặn và tránh lực cắt mạnh làm vỡ các bông cặn đã hình thành.

Khuấy không đủ: Tác nhân phân tán không đều, dẫn đến hiện tượng kết bông quá mức ở một số khu vực và phản ứng không đủ ở những khu vực khác. 

Khuấy quá mức: Các bông cặn bị vỡ và hiệu suất lắng giảm. 

3). Phương pháp định lượng - Dung dịch CPAM cần được pha loãng thành dung dịch nước có nồng độ nhất định (thường là 0,1% - 0,5%) trước khi định lượng. Tránh thêm trực tiếp chất rắn để tránh vón cục (" cá - mắtddhhh), ảnh hưởng đến quá trình hòa tan và phản ứng. Nếu áp dụng định lượng từng bước (trước tiên thêm dung dịch nồng độ thấp và sau một khoảng thời gian nhất định mới bổ sung), nguy cơ vón cục ("re - ổn định) có thể giảm và hiệu quả keo tụ được cải thiện. 

4. Sự can thiệp của các chất cùng tồn tại 

Có thể có các tác nhân khác (như chất phá nhũ tương, chất diệt khuẩn) hoặc tạp chất trong nước thải mỏ dầu, ảnh hưởng đến hiệu ứng keo tụ của chất lỏng CPAM: 

Hiệu ứng hiệp đồng: Khi sử dụng kết hợp với các chất keo tụ vô cơ (như PAC, FeCl₃), các chất vô cơ trước tiên sẽ nén lớp điện kép, sau đó chất lỏng CPAM đóng vai trò cầu nối, có thể cải thiện hiệu quả keo tụ (ví dụ, sự kết hợp "PAC + CCPAM" thường được sử dụng trong nước thải mỏ dầu). 

Ảnh hưởng nhiễu: Nếu có quá nhiều tác nhân anion (như chất phá nhũ tương anion, natri polyacrylat) trong nước thải, chúng có thể phản ứng với các nhóm cation của dung dịch CPAM để tạo thành kết tủa, làm tiêu hao tác nhân hiệu quả. Ngoài ra, các chất khử như sunfua (S²⁻) và axit humic có thể phá hủy cấu trúc liên kết ngang của dung dịch CPAM, làm giảm độ ổn định của nó. 

Hiệu ứng keo tụ của polyacrylamide cation liên kết chéo là kết quả của tác động kết hợp của các đặc tính của chính tác nhân (mức độ liên kết chéo, mức độ cation, trọng lượng phân tử), chất lượng nước thải (pH, nhiệt độ, độ mặn, đặc tính ô nhiễm), điều kiện vận hành (liều lượng, khuấy, phương pháp định lượng) và các chất cùng tồn tại. 

Trong các ứng dụng thực tế (như xử lý nước thải mỏ dầu), các thông số chính cần được tối ưu hóa thông qua các thử nghiệm quy mô nhỏ và thí điểm để cân bằng ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau, nhằm đạt được hiệu quả keo tụ (như hàm lượng dầu trong nước thải < 10 mg/L, chất rắn lơ lửng < 20 mg/L).

Thuộc tính cụ thể của ngành

Các thuộc tính khác

Khả năng cung ứng

Xưởng tổng hợp của Jiufang Tech

Phòng thí nghiệm Cửu Phương