物理方法混凝沉淀法:原理:通過(guò)向廢水中加入混凝劑(如聚合氯化鋁、硫酸鋁等),混凝劑在水中水解產(chǎn)生的膠體可以吸附廢水中的聚丙烯酰胺。這些膠體帶有正電荷(如鋁離子水解產(chǎn)生的氫氧化鋁膠體),能夠與聚丙烯酰胺分子鏈上的部分基團(tuán)(如陰離子聚丙烯酰胺的負(fù)電荷基團(tuán))發(fā)生靜電吸引,同時(shí)通過(guò)架橋作用使聚丙烯酰胺聚集形成較大的絮體。
操作過(guò)程:一般先將混凝劑配制成一定濃度的溶液,按照合適的投加量(根據(jù)廢水的性質(zhì)和聚丙烯酰胺的含量確定,如一般投加量為 50 - 200mg/L)加入到廢水中。然后進(jìn)行快速攪拌(約 100 - 150 轉(zhuǎn) / 分鐘)使混凝劑和聚丙烯酰胺充分混合,反應(yīng)數(shù)分鐘后,再進(jìn)行緩慢攪拌(約 30 - 60 轉(zhuǎn) / 分鐘),促進(jìn)絮體的長(zhǎng)大。較后通過(guò)靜置沉淀(一般需要 30 - 60 分鐘),使絮體沉淀到水底,從而去除廢水中的聚丙烯酰胺。
過(guò)濾法:原理:利用過(guò)濾介質(zhì)(如石英砂、活性炭、濾網(wǎng)等)攔截廢水中的聚丙烯酰胺。對(duì)于顆粒較大的聚丙烯酰胺絮凝體,通過(guò)濾網(wǎng)等可以直接進(jìn)行機(jī)械攔截;對(duì)于較小的分子或溶解態(tài)的聚丙烯酰胺,當(dāng)它們吸附在一些具有吸附性的過(guò)濾介質(zhì)(如活性炭)上時(shí),也能被有效去除。
操作過(guò)程:可以采用砂濾池、活性炭過(guò)濾器或者濾網(wǎng)過(guò)濾器等設(shè)備。例如,在砂濾池中,廢水通過(guò)多層不同粒徑的石英砂,粒徑較大的聚丙烯酰胺絮凝體被上層較粗的石英砂攔截,隨著廢水的滲透,較小的顆粒和溶解態(tài)的聚丙烯酰胺被下層較細(xì)的石英砂吸附或攔截。在使用過(guò)程中,需要定期對(duì)過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行反沖洗,以恢復(fù)其過(guò)濾性能。
化學(xué)方法氧化分解法:原理:利用氧化劑(如高錳酸鉀、過(guò)氧化氫、次氯酸鈉等)將聚丙烯酰胺分子鏈中的化學(xué)鍵破壞,使其分解為小分子物質(zhì),從而達(dá)到去除的目的。例如,過(guò)氧化氫在一定條件下可以產(chǎn)生羥基自由基(?OH),這些自由基具有很強(qiáng)的氧化性,能夠攻擊聚丙烯酰胺分子鏈中的酰胺鍵(-CONH?),使分子鏈斷裂。
操作過(guò)程:根據(jù)廢水中聚丙烯酰胺的含量和廢水的體積,確定合適的氧化劑投加量。例如,使用過(guò)氧化氫時(shí),投加量在 100 - 500mg/L 之間。將氧化劑加入廢水后,通過(guò)攪拌或曝氣等方式使氧化劑和聚丙烯酰胺充分接觸反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)間根據(jù)氧化劑的種類(lèi)和濃度以及反應(yīng)條件而定,一般需要 30 - 120 分鐘。反應(yīng)完成后,還需要進(jìn)一步處理生成的小分子物質(zhì),以滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)。
水解法:原理:在堿性條件下,聚丙烯酰胺分子中的酰胺基(-CONH?)可以發(fā)生水解反應(yīng),轉(zhuǎn)化為羧基(-COOH)和銨離子(-NH??)。隨著水解反應(yīng)的進(jìn)行,聚丙烯酰胺的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,其絮凝等性能下降,并且在后續(xù)的處理過(guò)程中更容易被去除。
操作過(guò)程:向廢水中加入堿(如氫氧化鈉)調(diào)節(jié) pH 值到 9 - 11 左右,使聚丙烯酰胺發(fā)生水解。在一定的溫度(如 30 - 60℃)下反應(yīng)數(shù)小時(shí)(根據(jù)聚丙烯酰胺的初始濃度和水解程度要求,需要 2 - 6 小時(shí))。水解后的廢水可以通過(guò)混凝沉淀或過(guò)濾等方法進(jìn)一步處理,去除水解產(chǎn)物。