陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺在強(qiáng)酸性環(huán)境下的絮凝性能彭浩;張怡;鄭佐西;劉雨昕【摘要】通過(guò)使用陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺(CPAM)對(duì)泥沙含固量為50%的強(qiáng)酸性土壤清洗廢水進(jìn)行絮凝沉淀處理，結(jié)果表明：在強(qiáng)酸性環(huán)境下，陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺依然具有穩(wěn)定高效的絮凝性能，當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量為1400萬(wàn)、離子度為30%、用量在13mg/L時(shí)，陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺的絮凝性能非常優(yōu)異，能在1h內(nèi)將泥沙含固量降至6%。%Cationicpolyacrylamide(CPAM)wasselectedtotreatthewastewaterwith50%solidsedimentfromsoil-washingprocess.ItwasfoundthatCPAMstillperformedwellundertheconditionofstrongacidicturbidliquid.Withtherelativemolecularmassof14mil-lionandtheiondensityof30%,andatmassconcentrationis13mg/L,CPAMexhibitsthebestflocculationperformance,whichreducesthecontentofsolidsedimentto6%withinonehour.【期刊名稱(chēng)】《核化學(xué)與放射化學(xué)》【年(卷)，期】2015(000)001【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P58-60)【關(guān)鍵詞】聚丙烯酰胺;絮凝沉淀;泥沙含固量【作者】彭浩;張怡;鄭佐西瀏雨昕【作者單位】中國(guó)原子能科學(xué)研究院放射化學(xué)研究所，北京102413;中國(guó)原子能科學(xué)研究院放射化學(xué)研究所，北京102413;中國(guó)原子能科學(xué)研究院放射化學(xué)研究所，北京102413;中國(guó)原子能科學(xué)研究院放射化學(xué)研究所，北京102413【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類(lèi)】TL941.19近年來(lái)，隨著核技術(shù)在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、地質(zhì)、科研等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的放射性污染物進(jìn)入到土壤中。土壤清洗去污技術(shù)［1-4］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(xué)去污相結(jié)合的方法去除污染核素。清洗后的土壤可回填或當(dāng)做極低放廢物處置，而含有污染核素的廢水則當(dāng)做放射性廢水處置，或經(jīng)處理后循環(huán)利用，其去污效率高、工藝簡(jiǎn)單、適用范圍較廣，因而有著良好的實(shí)際應(yīng)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(huì)產(chǎn)生大量的二次廢物，增加處理二次廢物的費(fèi)用，因此有必要對(duì)土壤清洗廢水進(jìn)行預(yù)處理，使之循環(huán)利用，以減少二次廢物的產(chǎn)生。當(dāng)前，絮凝沉淀法［5-8］作為國(guó)內(nèi)夕卜普遍接受的水處理方法，既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)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(lái)，達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。本工作使用陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺(CPAM)［9］作絮凝劑對(duì)土壤清洗廢水進(jìn)行絮凝沉淀處理，將廢水中的泥沙懸浮物凝聚并沉淀下來(lái)。以1h內(nèi)廢水上清液體積和泥沙含固量的改變量來(lái)表征絮凝劑的絮凝性能，探討CPAM相對(duì)分子質(zhì)量(Mr)、離子度及用量與絮凝性能之間的關(guān)系，從而確定其在強(qiáng)酸性環(huán)境下的最佳使用參數(shù)。1.1試劑與儀器陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，相對(duì)分子質(zhì)量600萬(wàn)~1400萬(wàn)，離子度10%~90%,北京沃特利源環(huán)?？萍加邢薰荆籋NO3，化學(xué)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。AS200control型實(shí)驗(yàn)室篩分儀，德國(guó)Retsch公司；UWA-K-006電子秤，廈門(mén)聯(lián)貿(mào)電子有限公司；JJ-4六聯(lián)電動(dòng)攪拌器，常州國(guó)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(shí)驗(yàn)方法取自制的去污液［10］,并將之與經(jīng)烘干的小于250pm的土壤顆粒按體積比1:1混合，經(jīng)研磨清洗后得到泥沙含固量為50%的強(qiáng)酸性土壤清洗廢水。在40OC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(kāi)始產(chǎn)生的時(shí)間，再在30r/min下攪拌20min，使微絮體進(jìn)一步相互接觸以生成更大的絮體。靜置30min，形成的絮體進(jìn)一步聚集并依靠重力自然沉降至燒杯底部。通過(guò)記錄上清液體積占總體積的百分比并在300C條件下測(cè)定上清液泥沙含固量，即可驗(yàn)證所使用絮凝劑的絮凝性能［11］。CPAM相對(duì)分子質(zhì)量與絮凝性能的關(guān)系圖1為CPAM相對(duì)分子質(zhì)量與絮凝性能的關(guān)系。圖1表明，在其他條件相同的情況下，隨著CPAM相對(duì)分子質(zhì)量的增大，廢水上清液中的泥沙含固量（q）降低，體積分?jǐn)?shù)（中）增大。當(dāng)CPAM相對(duì)分子質(zhì)量為1400萬(wàn)（相對(duì)分子質(zhì)量在1400萬(wàn)以上時(shí)由于其在略高于室溫的條件下溶解度過(guò)低而難以配制成溶液）時(shí)，上清液泥沙含固量最低，體積分?jǐn)?shù)最大，CPAM絮凝性能最高。隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，其絮凝性能逐漸提高。這是因?yàn)榫酆衔锵鄬?duì)分子質(zhì)量太小時(shí)吸附架橋作用較弱，而相對(duì)分子質(zhì)量增大則可增強(qiáng)這種作用，使絮團(tuán)迅速增大，從而有利于絮凝沉淀，但聚合物相對(duì)分子質(zhì)量過(guò)大也會(huì)導(dǎo)致聚合物水溶性變差，反而使其絮凝性能下降。CPAM離子度與絮凝性能的關(guān)系圖2為CPAM離子度與絮凝性能關(guān)系圖。圖2表明，在其他條件相同的情況下，隨著CPAM離子度的增大，廢水上清液中的泥沙含固量先降低，后升高，體積分?jǐn)?shù)先增大，后減小，當(dāng)CPAM離子度為30%時(shí)，上清液泥沙含固量最低，體積分?jǐn)?shù)最大，CPAM絮凝性能最高。在酸性水溶液中，CPAM中的酰胺基會(huì)和H+發(fā)生如下反應(yīng)：隨著離子度的增大，CPAM分子鏈上陽(yáng)離子基團(tuán)，即增多，分子鏈之間的靜電排斥作用增強(qiáng)，高分子鏈更加伸展，有利于架橋效應(yīng)，且負(fù)電粒子的中和作用加強(qiáng)，有利于絮凝沉淀；但離子度過(guò)大時(shí)，分子鏈上陽(yáng)離子基團(tuán)過(guò)多，使絮凝劑與膠體顆粒的吸附作用增加，導(dǎo)致能夠橋聯(lián)的結(jié)構(gòu)減少，廢水中顆粒表面的負(fù)電荷完全中和后，剩余正電荷使顆粒表面電荷性質(zhì)反轉(zhuǎn)，顆粒間斥力增大，反而不利于絮凝。2.3CPAM用量與絮凝性能的關(guān)系CPAM用量與絮凝性能關(guān)系示于圖3。圖3表明，在其他條件相同的情況下，隨著CPAM用量的增大，廢水上清液中的泥沙含固量先降低，后升高，體積分?jǐn)?shù)先增大，后減小，當(dāng)CPAM(相對(duì)分子質(zhì)量1400萬(wàn)，離子度30%)用量為13mg/L時(shí)，上清液泥沙含固量最低，體積分?jǐn)?shù)最大，CPAM絮凝性能最高，能在1h內(nèi)將泥沙含固量從50%降至6%。當(dāng)絮凝劑用量較少時(shí)，電性中和少，吸附架橋作用較弱，起不到電荷中和與吸附架橋的作用。增大用量，初期吸附量增大，有利于吸附電中和與吸附架橋，使形成的絮體粒徑增加，沉降速率增大。但當(dāng)用量過(guò)大時(shí)，一方面，會(huì)使膠體粒子帶上異性電荷而重新處于穩(wěn)定狀態(tài)；另一方面，大量的絮凝劑吸附在懸浮顆粒上將其包裹而產(chǎn)生膠體保護(hù)作用，阻止架橋結(jié)構(gòu)的形成，因而絮凝性能反而降低。CPAM在強(qiáng)酸性環(huán)境下依然具有穩(wěn)定高效的絮凝性能；CPAM的絮凝性能隨著相對(duì)分子質(zhì)量(完全溶解)的增大逐漸升高，隨著離子度的增大先升高后降低，隨著用量的增加也是先升高后降低，當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量為1400萬(wàn)、離子度為30%、用量為13mg/L時(shí)，絮凝性能非常優(yōu)異，能在1h內(nèi)將泥沙含固量從50%降至6%?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】鞏宗強(qiáng)，李培軍，臺(tái)培東，等.污染土壤的淋洗法修復(fù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2002，3(7):45-50.GriffithsR.Soil-washingtechnologyandpractice[J].JHazardMater,1995,40(2):175-189.SemerR,ReddyKR.Evaluationofsoilwashingprocesstoremovemixedcontaminantsfromasandyloam[J].JHazardMater,1996,45(1):45-57.MannMJ.Full-scaleandpilot-scalesoil-washing[J].JHazardMater,1999,66(122):119-136.楊臘梅，俞杰，張勇.放射性廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].污染防治技術(shù)，2007，20(4):35-38.馬青山，賈瑟，孫麗眠.絮凝化學(xué)和絮凝劑[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1988:3.劉婷.水處理絮凝劑的研究進(jìn)展[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2004(4):118-121.TorresLG,BellocC,VacaM,etal.Bandala(2009):Coagulation-flocculationprocessappliedtowastewatersgeneratedinhydrocarbon-contaminatedsoilwashing:interactionsamongcoagulantandflocculantconcentrationsandpHvalue[J].JournalofEnvironmentalScienceandHealth,PartA:Toxic/HazardousSubst