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聚丙烯酰胺煤泥水处理应用及现状

发布时间:2019-12-09 10:06:30     作者:波涛净水

聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂是目前水处理中应用较广、效能较高的高分子有机合成絮凝剂,安徽淮南矿业集团为了使各选煤厂高效经济运行,近年来选择了大量的絮凝剂来加强煤泥水的处理、本文介绍了煤泥水处理中聚丙烯酰胺的作用,探讨了新型聚丙烯酰胺类絮凝剂的研究及应用现状,并分析了淮南矿业集团煤泥水处理中聚丙烯酰胺使用情况及我国聚丙烯酰胺发展现状。

我国是一个多煤、少油、缺气的国家,煤炭在我国能源体系中占主导地位,在今后很长的一段时期内都不会改变。随着近年来煤炭市场销售形势的不断变化,竟争日趋激烈,坚持依靠科技进步,推进煤炭基础理论研究、关键技术和重大装备的研究,及选煤技术的发展对提高煤炭利用率减少对环境的污染具有重要的作用。煤泥水处理是选煤生产中的重要环节,随着煤炭开采机械化程度的提高,大量的煤炭在开釆的过程中被机械破碎,煤炭在洗选过程中会产生碰撞、摩擦等现象,增加了原煤的入洗量,从而产生的煤泥水量也相应增加。

选煤厂目前普遍采用絮凝沉降法处理煤泥水,聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂因其价格低、絮凝效果好,已成为应用较广、效能较高的高分子有机合成絮凝剂,日前被广泛采用。聚丙烯酰胺(PAM)是水溶性高分子聚合物,由丙烯酰胺单体(AM)通过自由基聚合得到分子量不等的聚丙烯酰胺,不溶于除乙酸、氯乙酸等极性溶剂外的大多数有机溶剂,具有良好的絮凝性能。按其离子特性,PAM可分为阳离子、阴离子、两性和非离子型四种类型。

1、聚丙烯酰胺类絮凝剂的作用原理

聚丙烯酰胺类絮凝剂的作用原理主要有以下几种。

①吸附:PAM分子链与微细颗粒和液体界面多点附着吸附,使胶体颗粒与聚合物之间形成架桥,同时分子链上的极性基团吸附分散的颗粒,从而使颗粒形成大块的聚集体而沉降。

②静电键合:聚合在带有异种电荷微细颗粒的分子表面吸附的主要作用。胶体颗粒表面的电位阻止了分散颗粒发生凝聚,当加入与之表面电荷相反的絮凝剂时,可以发生电荷中和和静电吸附作用,从而使电位降低而发生凝聚。

③架桥:PAM分子链通过各种机械、物理、化学手段,将污泥分散相连接到一起,形成网状结构,从而起到架桥增强作用。

2、聚丙烯酰胺类絮凝剂的研究

煤泥水是混杂有大量煤粉和泥土的污水,有形状、粒度、密度、岩相等不同的颗粒,各选煤厂煤泥的矿物组成以及岩相特征都不尽相同。不同类型的聚丙烯酰胺作用于不同类型的污水,在洗煤行业中根据煤泥水性质需要选择不同类型的聚丙烯酰胺,传统的聚丙烯酰胺类聚合物主要的问题是在耐温抗盐等性质方面存在着较大的缺陷,为解决这一问题,研究人员在聚合物结构上提出一系列优化方法。

(1)两性离子聚丙烯酰胺絮凝剂

两性离子聚丙烯酰胺是一种分子链上同时含有阴、阳两种离子基团的高分子化合物。可以处理多种不同类型的废物,特别是对污泥脱水,利用吸附架桥、电性中和,分子间的“缠绕”交联作用使其脱水或絮凝。使处理后的污泥颗粒体积大、脱水性好。

两性聚合物分子基团在水溶液中,由于静电吸引作用,易于产生分子间缔合作用,导致分子链收缩,分子构象较为紧密;两性离子聚丙烯酰胺在盐溶液中的黏度随外加盐浓度的增加而增加,这一特性使其具有很好的抗盐性能,因此具有广泛的用途和很高的研究价值。

(2)聚丙烯酰胺与无机絮凝剂协同作用

有机-无机复合絮凝剂是一类新型高效絮凝剂,人们在这个领域中的研究正在不断的深入和加强,复合絮凝剂兼有机和无机絮凝剂的优点。以无机高分子絮凝剂聚合硫酸铝(PAS)与有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)复配组成有机-无机复合絮凝剂。有研究表明,将Al2(SO4)3等无机絮凝剂和PAM结合使用比它们各自单独使用的效果要好,不仅强化了絮凝效果,而且还能减少药剂的投放量,大幅度降低了煤泥水处理成本。

(3)无机絮凝剂复配聚丙烯酰胺

在化学复合絮凝剂中,有机酸盐容易发生电离,电荷的排斥作用使高分子链树枝状延伸,与胶体微粒形成很好的架桥作用。化学复合絮凝剂与普通的聚合物絮凝剂、无机与有机共混絮凝剂相比,具有溶解快,架桥作用突出,沉淀容易形成,用量易控制,絮凝效果明显等优点。煤泥水是一种复杂而稳定的分散体系,单一的絮凝剂往很难获得满意的处理效果,化学复合型絮凝剂表现出优于单一絮凝剂的效果,能克服使用单一絮凝剂的很多不足,是絮凝剂发展的重要趋势,也是煤泥水处理未来的应用方向。

3、淮南矿业集团聚丙烯酰胺煤泥水处理

安徽淮南矿业集体各矿选煤厂为了满足新形势下的客观需求,为了使煤泥水快速沉淀,保证压滤煤泥和洗煤水合格,保障煤矿生产高效经济运行,近年来选择各类絮凝剂以增强对煤泥水处理。在供货企业方面也经过严格的供应商考核制度,目前淮南矿业集团聚丙烯酰胺采购渠道内供应商有巴斯夫特性产品有限公司、安徽巨成精细化工有限公司、安徽天润化学工业股份有限公司、淮南望升实业有限责任公司等。

4、聚丙烯酰胺发展现状

从2008年至2015年,石油开采、采矿、造纸及水处理四大工业领域的全球聚丙烯酰胺市场以约7%的年均复合增长率持续增加。全球聚丙烯酰胺的主要制造中心位于中国、北美和欧洲地区。目前全球约有20家较大公司生产聚丙烯酰胺,其中前五大公司分别是法国爱森集团(snf),芬兰凯美拉公司( kemira)、日本dianitrix株式会社、美国亚什兰公司和德国巴斯夫公司。

我国于二十世纪六十年代应用研究聚丙烯酰胺,较早用于矿物精选,而后主要集中在石油开采行业应用,近年来在水处理、造纸、纺织、洗煤等领域应用逐渐扩大。中国作为较大的聚丙烯酰胺消费国家,具有广阔的潜力。但我国的聚丙烯酰胺产业发展至今,虽然产能已达到国际先进水平,但仍然还有许多问题需要解决,如企业生产规模偏小、生产工艺相对落后,产品质量相对较差,产品结构不合理,盲目重复低水平引进技术和投资等。目前,中国的聚丙烯酰胺生产企业多达200多家,但较大规模企业少之又少,甚至存在大量无牌作坊,无法形成规模效益和经济效益。

同时受企业生产规模和生产工艺的影响,我国聚丙烯酰胺产品的质量比外国成熟的大公司相对较差。国内市场上的聚丙烯酰胺表观相对分子量高,但实际相对分子量较低,甚至聚丙烯酰胺的含量低于40%,少数产品潮解、无絮凝效果、黏稠度不达标等问题也给各行业使用带来了不少麻烦,对聚丙烯酰胺行业的健康发展也带来了隐患。

因此,优化聚丙烯酰胺行业生产,提升企业规模化的竞争力(如企业整合),避免重复建设,改进生产工艺,规范市场竞争,提升品牌效应,提高市场动向的关注度是我国聚丙烯酰胺发展的当务之急。

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