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        聚丙烯酰胺對煤泥絮凝體脫水性能的影響

        2014-04-28 07:47:00焦小淼黃志蘋王東輝
        山東工業(yè)技術(shù) 2014年15期

        焦小淼,黃志蘋,謝 勇,王東輝

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

        聚丙烯酰胺對煤泥絮凝體脫水性能的影響

        焦小淼,黃志蘋,謝勇,王東輝

        (中國礦業(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)粒煤泥為研究對象,研究了聚丙烯酰胺(PAM)藥劑量對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,煤泥絮凝體的含水率最低,為35.65%,PAM藥劑量在150g/t—200g/t時,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)煤泥水絮凝評價指標(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,而對絮凝體的性能研究甚少。在污水處理領(lǐng)域,國內(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),研究了絮凝劑對污泥絮凝體脫水性能的影響。因此,本文通過實(shí)驗(yàn)研究了PAM絮凝劑對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,通過旋塞控制脫水過程,測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脫水時間對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間的延長而降低,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,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時絮凝體含水率達(dá)到最低,為35.65%。PAM添加量在150g/t~200g/t時,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,其伸展的部分會在另一個有吸附空位的顆粒表面進(jìn)行吸附,此時絮凝劑分子在兩顆粒間起架橋作用,通過架橋方式將兩個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高時,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,煤泥絮凝體的含水率最低,為35.65%;PAM藥劑量在150g/t~200g/t時,適合脫水。

        參考文獻(xiàn):

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        [2]王光輝,陳雪,匡亞莉等.基于模型體系的煤泥水絮凝沉降過程研究[J].煤炭工程,2012(02):92~95.

        [3]周仲維,陳開發(fā),章永青等.磨心坡選煤廠煤泥水絮凝沉降試驗(yàn)的研究與實(shí)踐[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2009(02):52~53.

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        [7]戢偉,張惠靈,王曉星等.表面活性劑與聚丙烯酰胺對污泥脫水性能的影響[J].礦產(chǎn)綜合利用,2013(10):34~38.

        [8]劉曉娜,孫幼萍,譚燕等.PAM絮凝劑對污泥脫水性能的影響研究[J].廣西輕工業(yè)(資源與環(huán)境),2011(02):96~97.

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

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