聚丙烯酰胺有一定的除磷作用,但效果有限。
一、作用原理
吸附作用:
聚丙烯酰胺(PAM)是一種高分子聚合物,具有較大的比表面積和豐富的官能團(tuán)。在水中,它可以通過物理吸附作用吸附部分含磷化合物。例如,PAM 可以吸附一些正磷酸鹽、聚磷酸鹽等,將它們固定在其分子結(jié)構(gòu)上,從而減少水中磷的含量。
這種吸附作用主要是基于分子間的范德華力和靜電引力。含磷化合物中的正離子(如、、等)與 PAM 分子中的負(fù)電荷基團(tuán)相互吸引,從而實(shí)現(xiàn)吸附。
絮凝沉淀作用:
PAM 在水中溶解后,會(huì)形成黏稠的溶液,能夠與水中的懸浮顆粒結(jié)合,形成較大的絮體。這些絮體在沉淀過程中,可以將部分含磷顆粒包裹在其中,一起沉淀下來,從而降低水中磷的濃度。
例如,在污水處理過程中,PAM 常與其他絮凝劑(如聚合氯化鋁等)配合使用,先通過絮凝劑使含磷顆粒凝聚成小絮體,然后 PAM 進(jìn)一步發(fā)揮作用,將小絮體連接成大絮體,加速沉淀過程。
二、除磷效果的影響因素
水質(zhì)條件:
pH 值:水的 pH 值對(duì) PAM 的除磷效果有一定影響。在不同的 pH 值下,含磷化合物的存在形態(tài)不同,PAM 的吸附和絮凝性能也會(huì)有所變化。一般在中性或弱堿性條件下,PAM 的除磷效果較好。例如,當(dāng) pH 值在 7 - 8 之間時(shí),PAM 對(duì)正磷酸鹽的吸附能力較強(qiáng)。
硬度:水中的硬度(主要是鈣、鎂離子含量)也會(huì)影響 PAM 的除磷效果。較高的硬度會(huì)與含磷化合物形成沉淀,減少可被 PAM 吸附和絮凝的磷含量。同時(shí),鈣、鎂離子也與 PAM 發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附,降低 PAM 對(duì)磷的去除效果。
其他離子干擾:水中的其他離子,如鐵、鋁、錳等,也與磷競(jìng)爭(zhēng) PAM 的吸附位點(diǎn),從而影響除磷效果。例如,鐵離子和鋁離子在水中會(huì)形成氫氧化物沉淀,這些沉淀會(huì)吸附部分磷,同時(shí)也會(huì)與 PAM 競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn),降低 PAM 的除磷效率。
PAM 的類型和用量:
類型選擇:不同類型的 PAM 對(duì)磷的去除效果有所不同。陽離子型 PAM 主要通過靜電引力吸附帶負(fù)電荷的含磷化合物,陰離子型 PAM 則主要通過與陽離子形成復(fù)合物來去除磷。非離子型 PAM 主要依靠物理吸附作用除磷。在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)和處理要求選擇合適類型的 PAM。
用量控制:PAM 的用量對(duì)除磷效果也有重要影響。用量過少,無法充分發(fā)揮吸附和絮凝作用,除磷效果不明顯;用量過多,會(huì)導(dǎo)致膠體保護(hù)作用,使含磷顆粒重新穩(wěn)定分散在水中,反而降低除磷效果。例如,在某污水處理廠的除磷工藝中,當(dāng) PAM 用量為每立方米污水 5 - 10 毫克時(shí),除磷效果較好;當(dāng)用量超過 15 毫克時(shí),除磷效果開始下降。
三、與其他除磷方法的比較
化學(xué)沉淀法:
化學(xué)沉淀法是通過向水中投加化學(xué)藥劑,如石灰、鐵鹽、鋁鹽等,使磷與藥劑反應(yīng)形成沉淀,從而去除水中的磷。這種方法除磷效果較好,能夠?qū)⒘诐舛冉档偷捷^低水平。但是,化學(xué)沉淀法需要投加大量的藥劑,產(chǎn)生的污泥量較大,處理成本較高。
相比之下,PAM 輔助除磷可以減少化學(xué)藥劑的用量,降低污泥產(chǎn)生量。同時(shí),PAM 可以提高沉淀速度,改善沉淀效果,使處理后的水質(zhì)更加清澈。
生物除磷法:
生物除磷法是利用微生物在好氧和厭氧條件下的代謝活動(dòng),將水中的磷吸收到細(xì)胞內(nèi),然后通過排泥的方式去除磷。生物除磷法具有運(yùn)行成本低、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但是,生物除磷法對(duì)水質(zhì)條件要求較高,需要穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境和足夠的停留時(shí)間。
PAM 可以與生物除磷法結(jié)合使用,在生物處理后的沉淀階段加入 PAM,進(jìn)一步提高除磷效果。同時(shí),PAM 可以改善污泥的脫水性能,降低污泥處理成本。
聚丙烯酰胺有一定的除磷作用,但單獨(dú)使用時(shí)效果有限。在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)水質(zhì)條件和處理要求,結(jié)合其他除磷方法,合理選擇和使用 PAM,以達(dá)到除磷效果。