聚丙烯酰胺在強酸條件下的絮凝效果分析

      隨著核技術在工農業(yè)、醫(yī)療、地質、科研等領域的廣泛應用，越來越多的放射性污染物進入到土壤中。土壤清洗去污技術根據(jù)污染核素在放射性污染土壤中的分布規(guī)律，用物理篩分和化學去污相結合的方法去除污染核素。清洗后的土壤可回填或當做極低放廢物處置，而含有污染核素的廢水則當做放射性廢水處置，或經處理后循環(huán)利用，其去污效率高、工藝簡單、適用范圍較廣，因而有著良好的實際應用前景。但是，如果將土壤清洗工藝中的廢水直接處理或處置，則會產生大量的二次廢物，增加處理二次廢物的費用，因此有必要對土壤清洗廢水進行預處理，使之循環(huán)利用，以減少二次廢物的產生。當前，絮凝沉淀法作為國內外普遍接受的水處理方法，既經濟又簡單。該法向水中加入絮凝劑，使水中的膠體和懸浮物顆粒絮凝成較大的絮凝體而被分離出來，達到水質凈化的目的。
    本工作使用陽離子型聚丙烯酰胺(CPAM)作水處理絮凝劑對土壤清洗廢水進行絮凝沉淀處理，將廢水中的泥沙懸浮物凝聚并沉淀下來。以1h內廢水上清液體積和泥沙含固量的改變量來表征絮凝劑的絮凝性能，探討CPAM相對分子質量(Mr)、離子度及用量與絮凝性能之間的關系，從而確定其在強酸性環(huán)境下的使用參數(shù)。
    1實驗部分
    1.1試劑與儀器
    陽離子型聚丙烯酰胺，相對分子質量600萬～1400萬，離子度10%～90%;HNO3，化學純;AS200control型實驗室篩分儀，德國Retsch公司;UWA-K-006電子秤，廈門聯(lián)貿電子有限公司;JJ-4六聯(lián)電動攪拌器，常州國華電器有限公司;XY-105W鹵素水分儀，青島拓科儀器有限公司。
    1.2實驗方法
    取自制的去污液，并將之與經烘干的小于250μm的土壤顆粒按體積比1∶1混合，經研磨清洗后得到泥沙含固量為50%的強酸性土壤清洗廢水。
    在40℃水溫、200r/min下配制2g/L的CPAM溶液，取一定量該溶液加入廢水水樣中，在120r/min下攪拌1min，使絮凝劑與土壤膠粒充分接觸。記錄微絮體開始產生的時間，再在30r/min下攪拌20min，使微絮體進一步相互接觸以生成更大的絮體。靜置30min，形成的絮體進一步聚集并依靠重力自然沉降至燒杯底部。通過記錄上清液體積占總體積的百分比并在300℃條件下測定上清液泥沙含固量，即可驗證所使用絮凝劑的絮凝性能。
    2結果與討論
    2.1CPAM相對分子質量與絮凝性能的關系
    圖1為CPAM相對分子質量與絮凝性能的關系。圖1表明，在其他條件相同的情況下，隨著CPAM相對分子質量的增大，廢水上清液中的泥沙含固量(q)降低，體積分數(shù)(φ)增大。當CPAM相對分子質量為1400萬(相對分子質量在1400萬以上時由于其在略高于室溫的條件下溶解度過低而難以配制成溶液)時，上清液泥沙含固量，體積分數(shù)，CPAM絮凝性能。
    隨著相對分子質量的增大，其絮凝性能逐漸提高。這是因為聚合物相對分子質量太小時吸附架橋作用較弱，而相對分子質量增大則可增強這種作用，使絮團迅速增大，從而有利于絮凝沉淀，但聚合物相對分子質量過大也會導致聚合物水溶性變差，反而使其絮凝性能下降。