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技术知识

聚丙烯酰胺对煤泥絮凝体脱水性能的影响

时间:2021-06-11 08:24:01点击:0

摘要:以某选煤厂的细粒煤泥为研究对象,研究了聚丙烯酰胺(PAM)药剂量对煤泥絮凝体含水率的影响。结果表明:煤泥絮凝体含水率随PAM药剂量的增加,先减小后增加;PAM药剂量为175g/t时,煤泥絮凝体的含水率较低,为35.65%,PAM药剂量在150g/t-200g/t时,适合脱水。

煤泥水处理一直是选煤界的关键和难点,众多学者依据煤泥水絮凝评价指标进行了大量研究。然而,这些研究都集中在煤泥水沉降絮凝过程中上清液浊度或透光率、浑液面的沉降速度以及沉降物的体积或高度,而对絮凝体的性能研究甚少。在污水处理领域,国内学者主要将聚丙烯酰胺处理后的絮凝体作为研究的主要部分,研究了絮凝剂对污泥絮凝体脱水性能的影响。因此,本文通过实验研究了PAM絮凝剂对煤泥絮凝体含水率的影响规律。

1、实验部分

1.1 试样及试剂

筛取某选煤厂-0.008mm的细粒煤泥作为试验样品,其灰分为47.11%,将其配成浓度为40g/L的煤泥水。选用分子量为800万的阴离子型PAM为试剂。

1.2 实验方法

在室温下,PAM用量分别为50g/t、100g/t、150g/t、200g/t、250g/t、300g/t、350g/t。向煤泥水中分别添加PAM药剂后恒速搅拌1min,静置3min,然后倒掉上清液,将絮凝体倒入如图1所示的重力脱水装置中,内垫双层滤纸,通过旋塞控制脱水过程,测定絮凝体在自重脱水1min、2min、3min的滤液质量并记录。

图1自重脱水装置示意图

煤泥絮凝体脱水3min后在真空度为0.01Mpa下抽滤1min,然后将取出的煤泥絮凝体置于干燥皿中,于烘箱中105℃恒温烘干至恒重,冷却后称质量,后测定絮凝煤泥灰分。

1.3 絮凝体含水率的计算

计算出絮凝体自重脱水1min、2min、3min的脱水质量m1、m2、m3及絮凝体干燥脱水质量m4及干燥后絮凝煤泥质量m5。絮凝体含水率的计算公式如下所示:

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分别为絮凝体脱水0min、1min、2min、3min后的含水率;m1、m2、m3分别为絮凝体脱水1min、2min、3min后脱掉水的质量,m4和m5分别是絮凝体干燥脱水质量和絮凝煤泥质量。

2、结果与讨论

2.1 脱水时间对煤泥絮凝体含水率的影响

煤泥絮凝体含水率与自重脱水时间的关系如图2所示。

图2絮凝体含水率与脱水时间的关系

由图2中可知:

(1)不同药剂量下煤泥絮凝体的含水率随脱水时间的延长而降低,在脱水初期,含水率降低较快,中期降低缓慢,但在后期又快速下降。分析认为初期脱去的多为较易脱去的游离水及间隙水,中期脱去的水应为表面吸附水和毛细结合水;到后期时,絮凝体的结构坍塌,致使絮凝体含水率迅速降低。

(2)在脱水初始时刻,不同药剂量下絮凝体的含水率不相同,这是因为药剂添加量不同,静置相同时间后上清液的高度不同,倒掉的上清液量不同所致。

2.2 抽滤含水率

絮凝体的含水率与PAM药剂量的关系如图3所示。

图3絮凝体含水率与药剂量的关系

由图3中可知,随药剂量的增加,絮凝体含水率先降低后增加,当药剂量为175g/t时絮凝体含水率达到较低,为35.65%。PAM添加量在150g/t-200g/t时,适合脱水。根据高分子絮凝剂的“吸附架桥”机理,PAM加入煤泥水中,其中某些基团先吸附在胶体粒子表面,其余部分伸向溶液,当高分子浓度适当时,其伸展的部分会在另一个有吸附空位的颗粒表面进行吸附,此时絮凝剂分子在两颗粒间起架桥作用,通过架桥方式将两个或更多颗粒连在一起形成絮团;然而,当高分子絮凝剂浓度过高时,形成的絮团之间发生粘连,反而使脱水变得困难,絮凝体含水率较高;当溶液中高分子絮凝剂浓度小,基团只能吸附一部分胶体粒子,絮凝效果不理想,絮凝体的空隙结构多被胶体粒子填充脱水困难,故含水率也较高。

3、结论

某选煤厂40g/L的细粒煤泥水在PAM药剂量为175g/t时,煤泥絮凝体的含水率较低,为35.65%;PAM药剂量在150g/t-200g/t时,适合脱水。