王春梅，胡嘯林，章忠秀
（南通工學(xué)院化工系，江蘇 南通 226007）

　　摘　要：通過陽離子改性聚丙烯酰胺（MPAM）和聚多胺（PPA）的合成工藝的研究，探討了反應(yīng)溫度及時(shí)間、反應(yīng)物濃度及配比、產(chǎn)品的最佳投放量及最適合的PH值等因素對印染廢水絮凝效果的影響。結(jié)果表明MPAM對印染廢水COD的降低具有顯著效果，并且可使污泥沉降的平均速率增加，PPA對印染廢水色度的降低效果顯著。
　　關(guān)鍵詞：改性聚丙烯酰胺；聚多胺；絮凝劑；印染廢水
　　中國分類號：X703.5
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
　　文章編號：1009-2455（2002）01-0033-03

Preparation Application of Polymer Organic Flocculants
WANG Chun-mei, HU Xiao-lin, ZHANG Zhong-xiu

(Department of Chemical Engineering, Nantong Engineering College, Nantong 226007, China）

　 Abstract:The cationic modified polyacrylamide(MPAM)and poly-pilyamine(PPA) are prepared. Some factors affecting the process of flocculation of the wastewater from printing and dyeing are discussed, such as the temperature and time of reaction, the concentration and ratio of reactant, the optimum amount of addition and the most suitable pH value of products, etc. The results show that MPMA can lower COD obviously and PPA can lower chroma obviously.
　 Key words: modified polyacrylamide; poly-polyamine; flocculant; wastewater from printing and dyeing

前言

　　在印染廢水處理中，采用絮凝沉降法，以往單獨(dú)用無機(jī)絮凝劑時(shí)，有藥劑用量大、污泥生成量大、脫色效果差等缺點(diǎn)。而單獨(dú)使用非離子型聚丙烯酰胺有機(jī)高分子絮凝劑時(shí)，對印染廢水幾乎無效。即使將這兩類絮凝劑組合使用，效果也不理想，所以人們把研究重點(diǎn)放在了合成新型高效脫色絮凝劑上。本文通過大量的試驗(yàn)研制成了兩種有機(jī)高分子絮凝劑，其中聚多胺（PPA）具有較強(qiáng)的脫色作用，而改性聚丙烯酰胺（MPAM）則具有降低印染廢水COD值的作用及使污泥的沉降速度加快的作用。它們與聚合氯化鋁（PAC）一起用于印染廢水的化學(xué)絮凝，其既可起到顯著脫色的作用，又可起到明顯降低COD的作用。

1 高分子絮凝劑的合成

1.1 聚丙烯酰胺（PAM）的制備
　　在裝有溫度計(jì)、電動攪拌器和回流冷凝管的三口燒瓶中加入8％的丙烯酰胺（AM）水溶液，攪拌，升溫至55℃加入0.1％過硫酸銨引發(fā)劑，繼續(xù)升溫并控制聚合反應(yīng)溫度在67℃，反應(yīng)時(shí)間2h，產(chǎn)物為無色粘液，測得的分子量為50萬左右。
1.2 改性聚丙烯酰胺（MPAM）的制備
　　PAM的陽離子改性即胺甲基化反應(yīng)式為：

　　

　　影響反應(yīng)的一個主要因素是各種反應(yīng)物的配比。甲醛與二甲胺之間的配比應(yīng)是二甲胺稍多于甲醛，這樣可避免過剩的甲醛與PAM反應(yīng)生成的羥甲基化物脫去羥基，轉(zhuǎn)變?yōu)榧讈啺?，而甲亞胺會與酰胺基通過分子內(nèi)氫鍵形成交聯(lián)不溶物。綜合考慮反應(yīng)程度和成本等因素，選擇PAM：HCHO：(CH3)2NH=1.0：1.0：1.5，改性反應(yīng)時(shí)間為2h，溫度為70℃^[1]。
1.3 聚多胺PPA的制備
　　多乙烯亞胺與環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)為縮聚反應(yīng)，反應(yīng)劇烈，應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，否則產(chǎn)物將會難溶于水。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物濃度選在48.8％、聚合溫度控制在90℃、反應(yīng)時(shí)間為6h為宜。

2 絮凝試驗(yàn)

　?、僭囼?yàn)用水。取自南通大野染業(yè)有限公司經(jīng)稀釋處理的廢水。
　　②透光率的測定。在100mL量筒中，加人印染廢水，再加人一定量的高分子絮凝劑。先在500r／min下用電動攪拌機(jī)攪拌一定時(shí)間，使絮凝劑充分分散，然后降低至200r／min左右再攪拌一定時(shí)間，靜置30min。取上層清液用7230G分光光度計(jì)，在最大吸收波長處測出其透光率。
　?、燮骄两邓俣鹊臏y定。在100mL量筒中，加人一定量的廢水及絮凝劑。先在500r／min下用電動攪拌機(jī)攪拌一定時(shí)間，使絮凝劑充分分散，然后降低至200r／min左右再攪拌一定時(shí)間，讓絮凝劑發(fā)生作用。停止攪拌，按動秒表，分別在不同時(shí)間間隔下，讀出絮凝污泥下降的高度。并最終計(jì)算出污泥沉降的平均速度（mm／min）。
2.1 最佳pH值的確定
　　用1000mg／L的PAC分別與50mg／L的MPAM和50mg／L的ppA混合處理印染廢水，其水樣的PH值對透光率的影響見圖1。

　　從圖1可看出，當(dāng)PH值在6－10時(shí)，透光率較高?？紤]到一般印染廢水的PH值為8－9左右，剛好在此范圍內(nèi)，無需再加人酸或堿調(diào)節(jié)廢水PH值。
2.2 最佳投藥量的確定
2.2.1 PAC最佳投藥量的確定
　　處理印染廢水時(shí)，加人不同量的PAC，其透光率與投藥量的關(guān)系見圖2所示。
　　從圖2可看出，若投藥量小于1000mg／L，透光率增加明顯；若投藥量大于1000mg／L透光率增加不太明顯。故選最佳投藥量為1000mg／L。

2.2.2 MPAM最佳投藥量的確定
　　實(shí)驗(yàn)表明，MPAM降低印染廢水的色度，提高其透光率的作用不太明顯，故采用MPAM的投藥量對處理后水樣的COD的去除率作圖，見圖3所示。

　　從圖3可看出，MPAM的最佳投藥量為35mg／L時(shí)COD的去除率最高。若投藥量繼續(xù)增加，COD的去除率反而下降。這是因?yàn)橥端幜坷^續(xù)增加，因架橋作用所必須的離于表面吸附活性點(diǎn)被絮凝劑所包裹，使得架橋變得困難，處理效率降低。
2.2.3　PPA最佳投藥量的確定
　　處理印染廢水時(shí)，加人相同量的PAC（1000mg/L），而改變PPA投入量，測透光率，結(jié)果見圖4。

　　從圖4可看出，當(dāng)PPA的量小于25mg／L時(shí)，透光率增加明顯，若繼續(xù)增加投藥量，透光率雖有所提高，但增高不明顯。因此，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，最佳投藥量選在25mg／L較好。
2.3 最佳攪拌時(shí)間和方式
　　按PAC：MPAM：PPA＝10：1：1的比例將幾種絮凝劑加人廢水中，先快速（500－600r／min）攪拌，后慢速（100－200r／min）攪拌，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1所示^[2]。
　　從表1可看出，當(dāng)投藥量相同時(shí)，不同的攪拌時(shí)間和方式，其絮凝效果也不相同。污泥沉降平均速率隨攪拌時(shí)間的延長而下降，而透光率則隨攪拌時(shí)間延長先增加，后有所下降。故最佳攪拌時(shí)間和方式是先快攪60s，后慢攪60s。

表1 攪拌對絮凝的影響 攪拌時(shí)間/s 污泥沉降平均速率/（mm.min-1) 透光率/% 快速 慢速 0 0 0 58.8 15 15 9.4 82.4 30 30 7.0 92.0 60 60 4.5 93.9 150 150 2.7 93.8

2.4 絮凝劑復(fù)配使用效果測試
　　將絮凝劑PAC、MPAM、PPA以不同組合復(fù)配使用，其污泥沉降平均速率與透光率比較，見表2所示。

表2 復(fù)配絮凝劑對絮凝效果的影響（先快攪60s；后慢攪60s） 序號 PAC的量/（mg.L^-1) MPAM的量/（mg.L^-1) PPA的量/（mg.L^-1) 污泥沉降平均速率/（mm.min^-1) 透光率/% 1 0 0 0 0 58.8 2 1000 0 0 3.1 77.0 3 1000 0 50 3.6 96.0 4 1000 50 0 5.4 79.9 5 1000 50 50 7.5 97.0

表3 復(fù)配絮凝劑綜合測試 序號 PAC的量/（mg.L^-1) MPAM的量/（mg.L^-1) PPA的量/（mg.L^-1) COD值/（mg.L^-1) COD去除率/% 透光率/% 1 0 0 0 218 0 25.7 2 1000 0 50 177 18.8 88.2 3 1000 5 45 70.0 67.9 86.3 4 1000 10 40 60.4 72.3 84.9 5 1000 15 35 56.0 74.3 81.8 6 1000 25 25 49.4 77.3 74.9 7 1000 35 15 45.0 79.4 64.8 8 1000 50 0 66.5 69.5 63.5

　　從表2可看出，加人有機(jī)絮凝劑MPAM和PPA比單獨(dú)使用PAC沉降速率快，而且MPAM的加人可大大提高沉降速率；PPA的加人可有效地提高處理后廢水的透光率。因此，同時(shí)采用絮凝劑MPAM和PPA處理印染廢水可以十分明顯的改善絮凝狀態(tài)，達(dá)到迅速沉降和明顯脫色的效果。
2.5 絮凝劑的最佳復(fù)配比例
　　將絮凝劑PAC、MPAM、PPA按不同比例對廢水進(jìn)行處理，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3所示。
　　從表3可看出，單獨(dú)使用PAC+PPA和PAC+MPAM均未達(dá)到較高的透光率和COD去除率,只有將PAC，MPAM，PPA按比例一起使用，才能達(dá)5較高的透光率和COD去除率。
　　從復(fù)配的效果來看，當(dāng)PAC的量不變COD去除率閽升高，但透光率卻下降了；反之，若增加PPA的量，透光率提高很快，但COD去除率卻降了。因此，要結(jié)合處理廢水的具體情況，選擇不同比例的PAC、MPAM和PPA。如廢水色度高，COD值低，對色度的去除要求高，可增加ppA的量，降低MPAM的量。如廢水色度低，COD值高，對COD的去除要求高，可增加MPAM的量，降低PPA的量。如廢水色度高，COD值也高，可同時(shí)增加MPSM的和 PPA的量。
　　對于本實(shí)驗(yàn)所用的廢水，選定PAC：MPAM：PPA=200：3：7為最佳比例。

3 結(jié)論

　　①絮凝劑MPAM對印染廢水COD的降低具有顯著效果，并且可使污泥沉降的平均速率增加2倍多。其反應(yīng)物配比為PAM：HCHO：（CH3）2NH=1.0：1.0：1.5（摩爾比），反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時(shí)間為2h。
　?、谛跄齽㏄PA對印染廢水色度的降低效果顯著。其反應(yīng)溫度為90℃，反應(yīng)物濃度為48.8％，反應(yīng)時(shí)間為6h。
　?、蹖PSM、PPA與PAC三者合用，對印染廢水有較好的處理效果。

參考文獻(xiàn)

　　[1]陳菊勤，關(guān)一峰，胺甲基聚丙烯酰的合成及其絮凝作用考察[J] 工業(yè)水處理，1993， 13（5）：23－26.
　　[2]佟玉衡 實(shí)用廢水處理技術(shù)[M] 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.

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　　作者簡介：王春梅（1967-），女，江蘇南通人，碩士，講師，主要從事印染助劑的研究，電話（0513）5239396