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

（中國礦業大學（北京）化學與環境工程學院，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

（中國礦業大學（北京）化學與環境工程學院，北京100083）

摘要：以某選煤廠的細粒煤泥為研究對象，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鍵和難點，眾多學者[1-6]依據煤泥水絮凝評價指標進行了大量研究。然而，這些研究的重點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。在污水處理領域，國內學者[7-8]主要將聚丙烯酰胺處理后的絮凝體作為研究的重點，研究了絮凝劑對污泥絮凝體脫水性能的影響。因此，本文通過實驗研究了PAM絮凝劑對煤泥絮凝體含水率的影響規律。

1　實驗部分

1.1試樣及試劑

篩取某選煤廠-0.008mm的細粒煤泥作為試驗樣品，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實驗方法

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，冷卻后稱質量，最后測定絮凝煤泥灰分。

1.3絮凝體含水率的計算

計算出絮凝體自重脫水1min、2min、3min的脫水質量m1、m2、m3及絮凝體干燥脫水質量m4及干燥后絮凝煤泥質量m5。絮凝體含水率的計算公式如下所示：

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后脫掉水的質量，m4和m5分別是絮凝體干燥脫水質量和絮凝煤泥質量。

2　結果與討論

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，中期脫去的水應為表面吸附水和毛細結合水；到后期時，絮凝體的結構坍塌，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，這是因為藥劑添加量不同，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藥劑量的關系如圖3所示。

圖3　絮凝體含水率與藥劑量的關系

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，當藥劑量為175g/t時絮凝體含水率達到最低，為35.65%。PAM添加量在150g/t～200g/t時，適合脫水。根據高分子絮凝劑的“吸附架橋”機理，PAM加入煤泥水中，其中某些基團先吸附在膠體粒子表面，其余部分伸向溶液，當高分子濃度適當時，其伸展的部分會在另一個有吸附空位的顆粒表面進行吸附，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；然而，當高分子絮凝劑濃度過高時，形成的絮團之間發生粘連，反而使脫水變得困難，絮凝體含水率較高；當溶液中高分子絮凝劑濃度小，基團只能吸附一部分膠體粒子，絮凝效果不理想，絮凝體的空隙結構多被膠體粒子填充脫水困難，故含水率也較高。

3　結論

某選煤廠40g/l的細粒煤泥水在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：

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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：工業廢水方面的研究。