Nhũ tương Polyacrylamide Cationic dùng trong xử lý nước thải

Nguyên lý cốt lõi của việc lựa chọn trọng lượng phân tử của polyacrylamide đồng trùng hợp (PAM) theo đặc tính của bùn là phải phù hợp với độ phân tán, tỷ lệ nước liên kết, đặc điểm bề mặt và độ nhớt của các hạt bùn. Bằng cách cân bằng khả năng liên kết và độ nhớt của dung dịch của polyacrylamide PAM trong nước thải, việc sử dụng các chuỗi phân tử tác nhân có thể đạt được hiệu quả keo tụ và tách nước: 

1. Nồng độ bùn (SS, Hàm lượng chất rắn lơ lửng) Nồng độ bùn quyết định trực tiếp khoảng cách giữa các hạt và độ khó trộn, đồng thời là cơ sở chính để lựa chọn trọng lượng phân tử: 

Bùn có nồng độ thấp

Đặc điểm: Các hạt thưa thớt, phân tán cao và khoảng cách giữa các hạt lớn. Cần có các chuỗi phân tử dài để tạo thành cầu nối kết nối các hạt phân tán thành bông cặn. 

Trọng lượng phân tử thích hợp của nhũ tương polyme polyacrylamide: Trọng lượng phân tử cao (18 - 25 triệu). 

Lý do: Polyacrylamide đồng trùng hợp chuỗi dài có thể hấp thụ nhiều hạt trên khoảng cách xa hơn, tạo thành các bông cặn lớn và nhỏ gọn (kích thước hạt 1-3mm), đẩy nhanh quá trình lắng hoặc tách nước. 

Bùn có nồng độ trung bình (1% ≤ SS ≤ 5%, chẳng hạn như bùn hỗn hợp đô thị) 

Đặc điểm: Mật độ hạt trung bình, bao gồm cả các hạt phân tán và một lượng nhỏ các kết tụ tự nhiên. Cần cân bằng khả năng liên kết và độ lưu động của dung dịch. Trọng lượng phân tử phù hợp của polyacrylamide đồng trùng hợp: Trọng lượng phân tử trung bình (12-18 triệu).

Lý do: Chuỗi có độ dài trung bình có thể tính đến cả sự kết nối các hạt và sự trộn đều, tránh được độ nhớt cao của polyacrylamide đồng trùng hợp có trọng lượng phân tử cao gây ra hiện tượng "enclosured" cục bộ (nước bị giữ lại bên trong các bông cặn) hoặc cầu nối không đủ của polyacrylamide PAM có trọng lượng phân tử thấp trong xử lý nước thải. Đối với bùn thải đô thị (SS = 3%), sử dụng polyacrylamide đồng trùng hợp có trọng lượng phân tử 15 triệu, độ ẩm của bánh lọc thấp hơn 3%-5% so với PAM có trọng lượng phân tử 20 triệu. 

Bùn có nồng độ cao (SS > 5%, chẳng hạn như bùn hóa chất, bùn sản xuất giấy)

Đặc điểm: Các hạt có độ đặc và độ nhớt cao (tương tự như bột nhão), và quá trình đồng trùng hợp polyacrylamide khó thấm vào bên trong, dễ tạo thành lớp vỏ " trên bề mặt (chỉ có lớp ngoài kết bông, còn nước bên trong không thể tách ra được). 

Trọng lượng phân tử thích hợp của polyacrylamide đồng trùng hợp: Trọng lượng phân tử thấp (8 - 12 triệu). 

Lý do: Polyacrylamide đồng trùng hợp chuỗi ngắn có độ nhớt thấp (ở cùng nồng độ, độ nhớt của polyacrylamide đồng trùng hợp khối lượng phân tử 8 triệu chỉ bằng 1/3 độ nhớt của PAM khối lượng phân tử 20 triệu), có thể nhanh chóng thẩm thấu vào bên trong bùn, hấp phụ đồng đều các hạt và tránh được sự bao bọc bề mặt. Đối với một số loại bùn sản xuất giấy (SS = 6%), sử dụng PAM khối lượng phân tử 10 triệu có thể rút ngắn thời gian hòa tan 50% và tăng hiệu suất tách nước 20% so với nhũ tương polyme polyacrylamide khối lượng phân tử 18 triệu. 

2. Hàm lượng chất hữu cơ (Tỷ lệ VS/TS) 

Hàm lượng chất hữu cơ phản ánh tỷ lệ bông cặn sinh học (như EPS) trong bùn, ảnh hưởng trực tiếp đến đặc điểm bề mặt của các hạt và tỷ lệ nước liên kết: 

Bùn có hàm lượng chất hữu cơ cao (VS/TS > 60%, chẳng hạn như bùn hoạt tính dư thừa, bùn đô thị)

Đặc điểm: Chứa hàm lượng lớn polyme ngoại bào (EPS), có hạt mịn (kích thước hạt < 50μm), tỷ lệ nước liên kết cao (> 30%), điện tích âm mạnh trên bề mặt và dễ phân tán. 

Trọng lượng phân tử thích hợp của nhũ tương polyme polyacrylamide: Trọng lượng phân tử trung bình cao (15 - 22 triệu).

Lý do: Rào cản keo "" do EPS tạo thành đòi hỏi nhũ tương polyme polyacrylamide chuỗi dài phải thẩm thấu. Nhờ khả năng liên kết mạnh hơn, độ ổn định keo bị phá vỡ, và các hạt mịn kết tụ thành bông cặn kháng cắt. Ví dụ, đối với bùn thải đô thị (VS/TS = 70%), sử dụng chất keo tụ dạng lỏng cation có khối lượng phân tử 18 triệu (độ ion 30%) và xử lý bằng PAC, hàm lượng SS của phần nước nổi sau khi tách nước ly tâm giảm từ 200mg/L xuống còn 80mg/L.

Bùn có hàm lượng chất hữu cơ thấp (VS/TS < 40%, chẳng hạn như bùn vô cơ, bùn buồng nghiền)

Đặc điểm: Thành phần chủ yếu là các hạt vô cơ (cát, đất, khoáng chất), có hạt thô (kích thước hạt > 100μm), ít nước liên kết, điện tích bề mặt yếu và dễ lắng tự nhiên. 

Trọng lượng phân tử thích hợp của chất keo tụ dạng lỏng cation: Trọng lượng phân tử trung bình thấp (8-15 triệu).

Lý do: Bản thân các hạt dễ kết tụ, không cần chuỗi phân tử quá dài. Các chuỗi ngắn của chất keo tụ dạng lỏng cation có trọng lượng phân tử trung bình, thấp có thể đạt được sự kết nối hiệu quả, và đặc tính độ nhớt thấp có thể tránh tắc nghẽn vải lọc. Đối với một số loại bùn mỏ (VS/TS = 30%), sử dụng chất keo tụ dạng lỏng anion có trọng lượng phân tử 10 triệu, tốc độ lọc áp lực nhanh hơn 25% so với polyacrylamide PAM có trọng lượng phân tử 18 triệu trong ứng dụng xử lý nước thải. 

3. Kích thước hạt và diện tích bề mặt riêng Các hạt càng mịn và diện tích bề mặt riêng càng lớn thì chuỗi phân tử cần thiết để bao phủ và kết nối các hạt càng dài.

Bùn hạt mịn (kích thước hạt < 50μm, chẳng hạn như bùn sinh hóa, bùn in và bùn nhuộm)

Đặc điểm: Nó có diện tích bề mặt riêng lớn (1000 cm²/g), năng lượng bề mặt cao và dễ dàng hấp thụ các phân tử nước để tạo thành keo ổn định. Cần có lực cầu nối mạnh để phá vỡ tính ổn định. 

Trọng lượng phân tử thích hợp của nhũ tương polyme polyacrylamide: Trọng lượng phân tử trung bình cao (15 - 20 triệu). 

 Bùn hạt thô (kích thước hạt > 100μm, chẳng hạn như bùn buồng nghiền, bùn luyện thép)

Đặc điểm: Có diện tích bề mặt riêng nhỏ (< 500 cm²/g), các hạt dễ va chạm và kết tụ, yêu cầu về chiều dài chuỗi cầu nối thấp.

Trọng lượng phân tử thích hợp của nhũ tương polyme polyacrylamide: Trọng lượng phân tử thấp-trung bình (8 - 15 triệu). 

4. Giá trị pH và môi trường ion 

Giá trị pH và cường độ ion của bùn sẽ ảnh hưởng đến khả năng hòa tan, độ ổn định điện tích và khả năng hấp phụ của nhũ tương polyme polyacrylamide, gián tiếp ảnh hưởng đến việc lựa chọn trọng lượng phân tử. 

Bùn có tính axit mạnh (pH < 4, chẳng hạn như bùn tẩy hóa học)

Đặc điểm: Nồng độ H⁺ cao, có thể gây ra sự thủy phân của PAM anion (phá vỡ chuỗi phân tử) và chất keo tụ dạng lỏng cation ổn định hơn trong môi trường axit.

Trọng lượng phân tử thích hợp của nhũ tương polyme polyacrylamide: Trọng lượng phân tử trung bình (12 - 16 triệu) (để tránh đứt chuỗi và hỏng chất keo tụ dạng lỏng cation có trọng lượng phân tử cao trong môi trường axit). 

Lý do: Các chuỗi có độ dài trung bình ổn định hơn trong môi trường axit và đồng thời có thể đáp ứng các yêu cầu cầu nối cơ bản. 

Bùn có tính kiềm mạnh (pH > 10, chẳng hạn như bùn được xử lý bằng vôi)

Đặc điểm: OH⁻ sẽ tăng cường độ cứng của các hạt bùn (như các hạt Ca(OH)₂ được hình thành bởi vôi) và polyacrylamide PAM chuỗi dài được sử dụng trong nước thải là cần thiết để kết nối các hạt cứng phân tán. 

Trọng lượng phân tử phù hợp: Trọng lượng phân tử cao (20 - 25 triệu). 

Bùn có hàm lượng muối cao (như bùn khử muối, bùn nước thải ngâm)

Đặc điểm: Cường độ ion cao nén lớp điện kép, các hạt dễ kết tụ nhưng bông cặn lại lỏng lẻo và cần có chiều dài chuỗi thích hợp để tăng cường cường độ bông cặn. 

Trọng lượng phân tử thích hợp của chất keo tụ dạng lỏng cation: Trọng lượng phân tử trung bình (12 - 18 triệu) (để tránh sự gia tăng bất thường độ nhớt của chất keo tụ dạng lỏng cation có trọng lượng phân tử cao do muối).

Thuộc tính cụ thể của ngành:

Các thuộc tính khác:

Khả năng cung ứng:

Thời gian dẫn:

Xưởng tổng hợp của Jiufang Tech

Phòng thí nghiệm Cửu Phương