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聚丙烯酰胺對(duì)煤泥絮凝體脫水性能的影響

時(shí)間:2021-06-11 08:24:01

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藥劑量的增加,先減小后增加;PAM藥劑量為175g/t時(shí),煤泥絮凝體的含水率較低,為35.65%,PAM藥劑量在150g/t-200g/t時(shí),適合脫水。

煤泥水處理一直是選煤界的關(guān)鍵和難點(diǎn),眾多學(xué)者依據(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)者主要將聚丙烯酰胺處理后的絮凝體作為研究的主要部分,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1min、2min、3min的濾液質(zhì)量并記錄。

圖1自重脫水裝置示意圖

煤泥絮凝體脫水3min后在真空度為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(chēng)質(zhì)量,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=l(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。

圖2絮凝體含水率與脫水時(shí)間的關(guān)系

由圖2中可知:

(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)到較低,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較低,為35.65%;PAM藥劑量在150g/t-200g/t時(shí),適合脫水。

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