聚丙烯酰胺對(duì)煤泥絮凝體脫水性能的影響

焦小淼，黃志蘋(píng)，謝　勇，王東輝

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京　100083）

聚丙烯酰胺對(duì)煤泥絮凝體脫水性能的影響

焦小淼，黃志蘋(píng)，謝勇，王東輝

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083）

摘要：以某選煤廠的細(xì)粒煤泥為研究對(duì)象，研究了聚丙烯酰胺（PAM）藥劑量對(duì)煤泥絮凝體含水率的影響。結(jié)果表明：煤泥絮凝體含水率隨PAM藥劑量的增大，先減小后增加；PAM藥劑量為175g/t時(shí)，煤泥絮凝體的含水率最低，為35.65%，PAM藥劑量在150g/t—200g/t時(shí)，適合脫水。

關(guān)鍵詞：煤泥絮凝；脫水性能；絮凝體含水率

煤泥水處理一直是選煤界的關(guān)鍵和難點(diǎn)，眾多學(xué)者[1-6]依據(jù)煤泥水絮凝評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了大量研究。然而，這些研究的重點(diǎn)都集中在煤泥水沉降絮凝過(guò)程中上清液濁度或透光率、渾液面的沉降速度以及沉降物的體積或高度，而對(duì)絮凝體的性能研究甚少。在污水處理領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)學(xué)者[7-8]主要將聚丙烯酰胺處理后的絮凝體作為研究的重點(diǎn)，研究了絮凝劑對(duì)污泥絮凝體脫水性能的影響。因此，本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了PAM絮凝劑對(duì)煤泥絮凝體含水率的影響規(guī)律。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1試樣及試劑

篩取某選煤廠-0.008mm的細(xì)粒煤泥作為試驗(yàn)樣品，其灰分為47.11%，將其配成濃度為40g/l的煤泥水。選用分子量為800萬(wàn)的陰離子型PAM為試劑。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

在室溫下，PAM用量分別為50g/t、100g/t、150g/t、200g/t、250g/t、300g/t、350g/t。向煤泥水中分別添加PAM藥劑后恒速攪拌1min，靜置3min，然后倒掉上清液，將絮凝體倒入如圖1所示的重力脫水裝置中，內(nèi)墊雙層濾紙，通過(guò)旋塞控制脫水過(guò)程，測(cè)定絮凝體在自重脫水第1min、第2min、第3min的濾液質(zhì)量并記錄。

煤泥絮凝體脫水3min后在真空度

圖1　自重脫水裝置示意圖

為0.01Mpa下抽濾1min，然后將取出的煤泥絮凝體置于干燥皿中，于烘箱中105℃恒溫烘干至恒重，冷卻后稱質(zhì)量，最后測(cè)定絮凝煤泥灰分。

1.3絮凝體含水率的計(jì)算

計(jì)算出絮凝體自重脫水1min、2min、3min的脫水質(zhì)量m1、m2、m3及絮凝體干燥脫水質(zhì)量m4及干燥后絮凝煤泥質(zhì)量m5。絮凝體含水率的計(jì)算公式如下所示：

w0=[（m1+m2+m3+m4）/（m1+m2+m3+m4+m5）]×100%

w1=[（m2+m3+m4）/（m2+m3+m4+m5）]×100%

w2=[（m3+m4）/（m3+m4+m5）]×100%

w3=[m4/（m4+m5）]×100%

式中w0、w1、w2、w3分別為絮凝體脫水0min、1min、2min、3min后的含水率；m1、m2、m3分別為絮凝體脫水1min、2min、3min后脫掉水的質(zhì)量，m4和m5分別是絮凝體干燥脫水質(zhì)量和絮凝煤泥質(zhì)量。

2　結(jié)果與討論

2.1脫水時(shí)間對(duì)煤泥絮凝體含水率的影響

煤泥絮凝體含水率與自重脫水時(shí)間的關(guān)系如圖2所示。

由圖2中可知：

圖2　絮凝體含水率與脫水時(shí)間的關(guān)系

（1）不同藥劑量下煤泥絮凝體的含水率隨脫水時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，在脫水初期，含水率降低較快，中期降低緩慢，但在后期又快速下降。分析認(rèn)為初期脫去的多為較易脫去的游離水及間隙水，中期脫去的水應(yīng)為表面吸附水和毛細(xì)結(jié)合水；到后期時(shí)，絮凝體的結(jié)構(gòu)坍塌，致使絮凝體含水率迅速降低。

（2）在脫水初始時(shí)刻，不同藥劑量下絮凝體的含水率不相同，這是因?yàn)樗巹┨砑恿坎煌?，靜置相同時(shí)間后上清液的高度不同，倒掉的上清液量不同所致。

2.2抽濾含水率

絮凝體的含水率與PAM藥劑量的關(guān)系如圖3所示。

圖3　絮凝體含水率與藥劑量的關(guān)系

由圖3中可知，隨藥劑量的增加，絮凝體含水率先降低后增加，當(dāng)藥劑量為175g/t時(shí)絮凝體含水率達(dá)到最低，為35.65%。PAM添加量在150g/t～200g/t時(shí)，適合脫水。根據(jù)高分子絮凝劑的“吸附架橋”機(jī)理，PAM加入煤泥水中，其中某些基團(tuán)先吸附在膠體粒子表面，其余部分伸向溶液，當(dāng)高分子濃度適當(dāng)時(shí)，其伸展的部分會(huì)在另一個(gè)有吸附空位的顆粒表面進(jìn)行吸附，此時(shí)絮凝劑分子在兩顆粒間起架橋作用，通過(guò)架橋方式將兩個(gè)或更多顆粒連在一起形成絮團(tuán)；然而，當(dāng)高分子絮凝劑濃度過(guò)高時(shí)，形成的絮團(tuán)之間發(fā)生粘連，反而使脫水變得困難，絮凝體含水率較高；當(dāng)溶液中高分子絮凝劑濃度小，基團(tuán)只能吸附一部分膠體粒子，絮凝效果不理想，絮凝體的空隙結(jié)構(gòu)多被膠體粒子填充脫水困難，故含水率也較高。

3　結(jié)論

某選煤廠40g/l的細(xì)粒煤泥水在PAM藥劑量為175g/t時(shí)，煤泥絮凝體的含水率最低，為35.65%；PAM藥劑量在150g/t～200g/t時(shí)，適合脫水。

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作者簡(jiǎn)介：焦小淼（1988—），男，河南南陽(yáng)人，研究生，主要從事：工業(yè)廢水方面的研究。