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洗煤厂聚丙烯酰胺质量选用指标

来源:美源净水材料 作者:Admin 日期:17-10-06 浏览:

    洗煤厂聚丙烯酰胺质量选用指标

    聚丙烯酰胺广泛应用于我国选煤厂浮选工艺,用来促进煤泥水沉降澄清,效果较好。但目前来看,其应用方法存在若干值得注意的问题。

    目前生产制造聚丙烯酰胺的厂家较多,但质量参差不齐。最近,从市场和选煤厂收集到12种聚丙烯酰胺样品,在相同条件下进行实验室煤泥水絮凝沉降实验,其中有代表性的数据列于表1.从中可以看出,不同样品的澄清效果差距明显,这与絮凝剂的质量有很大关系。影响聚丙烯酰胺絮凝效果的主要因素是其分子量大小和水解度。

表1不同聚丙烯酰胺的沉降效果

    1分子量

    聚丙烯酰胺是线状结构的高分子絮凝剂,它依靠架桥作用将质量小、不易沉降的小颗粒絮凝成团,絮团质量远大于单个颗粒,致使煤泥水中的颗粒的沉降速度成倍增加。

    架桥絮凝过程见图1.

图1高分子絮凝剂架桥絮凝过程示意图

    (1)聚丙烯酰胺一个链节的长度为2.5×10-4μm,当其分子量为600万时,长度达21μm。线性高分子的碳氢链越长,对有相当距离的微粒越能形成架桥作用,因此,选煤厂所用聚丙烯酰胺的分子量最好在600-1000万。尤其当煤泥水浓度低时,更应选择高分子辆的聚丙烯酰胺。但如果分子量过大,其水溶性降低,形成的絮团可能过于蓬松,含水量大,影响后续的脱水回收作业。

    (2)聚丙烯酰胺的溶解过程称为“溶胀”。首先是水分子向高分子絮凝剂内部扩散,使其膨胀,达到一定程度后,絮凝剂分子再向水中扩散,形成粘稠的水溶液。絮凝剂分子量越大,水溶液的粘度越大,扩散速度越慢,需要较长的时间才能充分溶解。

    (3)聚丙烯酰胺的分子量是其质量的一项重要指标。按照GB17514-1998《水处理剂-聚丙烯酰胺》的标准,先用毛细管粘度计测定其水溶液的粘度,然后换算出分子量。在现场可通过观察聚丙烯酰胺溶解过程来定型判别:对分子量大的产品,需较长时间搅拌才能溶解,水溶液粘稠,用手接触提起后,时有“拉丝”现象;而一些伪劣产品,虽然从外观上不易辨别,但因其分子量小,并掺入了可溶性的盐类,所以溶解速度快且不发粘。

    2水解度

    非离子型聚丙烯酰胺(缩写为PAM-N)的结构式为:

非离子型聚丙烯酰胺分子式

    式中,n为高分子的链节数目,其值在几万至几十万之间。

    阴离子型聚丙烯酰胺(缩写为PAM-A)的结构式为:

阴离子型聚丙烯酰胺分子式

    式中,n=x+y,水解度=y/n×100%。

    非离子型聚丙烯酰胺与碱反应即可生成阴离子型聚丙烯酰胺,它是不完全的水解体,在一个高聚合的分子中间同时带有两个不同的官能团,羧酸钠(COONa)上的钠离子溶于水中后,羧基(COO-)呈负电荷。

不同水解度的聚丙烯酰胺分子在溶液中的伸展情况

    不同水解度的阴离子型聚丙烯酰胺,由于其分子链上羧基(COO-)数量不同,导致电荷排斥力不等,使得线性分子伸展程度不同,图2所示为水溶液中不同水解度聚丙烯酰胺分子链的伸展情况。水解度为零的非离子型聚丙烯酰胺的官能团(酰胺基)为—CONH2,同时它带有少量的—CONH3+,使它成为弱阳离子型,分子链节中的正电荷有较弱的排斥力,使其有所伸展(见图2a),因此具有一定的絮凝能力。水解度为10%左右的聚丙烯酰胺,其分子链中—COO-与—CONH3+正电荷相当,相互吸引,使分子链卷曲收缩(见图2b),导致絮凝能力大大降低。当水解度达到33%左右时,溶液中—COO-负电排斥远超过—CONH3+的吸引,使分子链达到相当伸展程度(见图2c),此时具有良好的絮凝能力。当水解度继续增大,羧基达到67%时,由于负电排斥使分子链基本完全伸展(见图2d),按理其效果应该更好,但是由于线性分子带负电过多,与煤泥水中带负电的颗粒相互排斥,效果反而变坏。所以,洗煤厂应使用阴离子型、水解度在33%左右的聚丙烯酰胺。水解度是聚丙烯酰胺的又一项重要质量指标,按照GB17514-1998用甲基橙-靛蓝二磺酸钠作为指示剂,用标准盐酸滴定溶液进行测量。

    根据国家标准,测定聚丙烯酰胺分子量、水解度所需的器具都比较简单,易于操作。有条件的生产单位,可以按此对购进的每批聚丙烯酰胺产品进行随机质量检测,如果条件不符,应几十进行实验室量筒絮凝沉降对比试验。针对伪劣产品充斥市场的情况,各洗煤厂应用所警惕,采取必要的防范措施。


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