醚化陰離子聚丙烯酰胺在再生紙污泥脫水中的應用：
醚化陰離子聚丙烯酰胺在再生紙污泥脫水中的應用，本文研究了在再生紙污泥脫水中用陰離子聚丙烯酰胺代替陽離子聚丙烯酰胺的可能性。探討了 陰離子聚丙烯酰胺的加入量，醚化劑的加入量，停留時間，pH值等因素對污泥脫水性能的影響。實驗室工作和 中試證明;經過改進，加入適量醚化劑，采用緩沖的方法，用陰離子聚丙烯酰胺可以達到和陽離子聚丙烯酰胺十 分接近的效果，這樣可以大大節約成本，取得較好的經濟效益。綜合經濟因素和污泥脫水效果因素，本實驗確 定了陰離子聚丙烯酰胺的最佳用量，醚化劑和陰離子聚丙烯酰胺用量的最佳配比，最佳停留時間，pH值等因素。
在再生紙生產過程中，因紙張來源不同，回收過程復雜多樣，所以在再生產過程中會產生 大量的污泥。其污泥組成的主要成分為原紙生產中加入的填料、原紙上的印刷油墨、循環及推 放過程中黏附的雜物等,成分非常復雜。生產過程中的中先將有用的造紙纖維與以上污泥進 行分離，分離得到的污泥，其含水率往往在99 %左右,通常加入有機高分子絮凝劑，使污泥中固相物質絮凝成為較大顆粒，實現污泥脫水。使用絮凝劑后，污泥的脫水性能絮凝劑的使用成 本是生產廠家最為關注的問題。本試驗中處理的廢水是山東鳳凰紙業再生紙生產中產生的污 泥,主要匯集于沉淀池和氣浮池。本試驗的目的是改變絮凝劑配制槽中的絮凝劑類型,用陰離 子聚丙烯酰胺加入醚化劑，改善其絮凝效果,以替代價格遠高于它的陽離子聚丙烯酰胺。其基 本工藝流程如圖1所示。
1試驗原料、儀器、藥劑與方法
1. 1試驗原料
實驗所用污泥:取自鳳凰紙業的沉淀池和造紙廢水氣浮后所得的污泥。
1.2試驗儀器與藥劑
儀器:液壓濾水儀(鳳凰紙業自造），旋轉式粘度劑，酸度計,pH值計,秒表等。藥劑:陽離 子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺、3 -氯-2羥丙基三甲基氯化銨(簡稱醚化劑）
1.3試驗方法
取陰離子聚丙烯酰胺PAMO. 500 g加入200 nL水，共做五份。用玻璃棒攪拌使其均勻，靜 置24h ,使其充分溶解。（或將其先溶于乙醇，然后溶于水可迅速溶解)將醚化劑稀釋10倍，濃 度為4.2 %。分別向陰離子聚丙烯酰胺PAM中加入其加入量的3 %、％、％、％、0 %的醚化 劑，攪伴均勻，測其pH值及粘度值。取上述溶液的一半,用酸調pH值，使pH值與車間的陽離 子聚丙烯酰胺的pH值相同。取車間污泥(未處理)分別取50 mL ,按3 %加入量加入上述陰離 子聚丙烯酰胺PAM混合液中，靜置不同的時間。然后加水至1000 mL ,分別在不同的醚化劑加 入量條件下作脫水試驗,對濾水時間及濾水體積進行測定。
2結果與討論
2.1實驗原理
聚丙烯酰胺(PAM)是一種線型高分子化合物，通常由丙烯酰胺單體聚合而成，按其基本結 構特性可分為非離子型、陰離子型、陽離子型和陰陽離子型。陽離子聚丙烯酰胺帶正電，污泥 膠體帶負電，在絮凝過程中可通過吸附電中和及吸附架橋兩種作用使帶負電荷的膠體顆粒和 其他污染物質脫穩從而得到去除，故加入陽離子聚丙烯酰胺使污泥膠體顆粒絮凝沉降。
陰離子聚丙烯酰胺在水溶液中帶負電荷，加入帶正電的醚化劑后，在負離子表面形成正離 子層，從而整體帶正電。但醚化后的陰離子聚丙烯酰胺，其絮凝效果隨醚化劑的加入量改變而 改變,隨著醚化劑的加入量的增加，形成的正離子層達到一定厚度，此時起到的效果與陽離子 聚丙烯酰胺相同。若醚化劑的量繼續增加，污泥也會吸附反離子,與陽離子聚丙烯酰胺相互排 斥從而使絮凝效果變差。這就是加入過量的醚化劑絮效果反而不好的原因。
沉降的速度取決于絮凝劑的濃度和懸浮固體的濃度，如果絮凝劑的用量過多，由于粒子上 的吸附點被迅速占領，結果就減少了架橋的可能性,絮凝效率反而降低。
2.2實驗結果
車間所用的陽離子聚丙烯酰胺PAM的pH值為6.70 ,粘度為65。醚化陰離子聚丙烯酰胺在再生紙污泥脫水中的應用，將其加入污泥后作濾水 實驗，測得濾水時間為29 s ,濾水體積為410 mL。
表1醚化劑對陰離子聚丙烯酰胺的物性的影響
加入醚化劑的量(ml)356710
pH值7.937. 907. 887. 827. 80
粘度 100 mPa •225155120118192
用酸調至pH值= 6.7時粘度100 mPa • 16511610710460
表2力口入醚化劑后的脫水效果
加入醚化劑(ml)356710
濾水時間(S)4244424147
濾水體積(ml)530800390550490
圖2加入醚化劑的量與濾水時間的關系圖3力n入醚化劑的量與濾水體積的關系
圖5調pH值情況下加入醚化劑的量與 濾水體積的關系
圖4調pH值情況下加入醚化劑的量與 濾水時間的關系
2. 3當pH值為6. 70時
表3調pH值加入醚化劑后的脫水效果
加入醚化劑3 ml5 ml6 ml7 ml10 ml
濾水時間(秒）4142363634
濾水體積(ml)540470450420460
從圖5中可以看出，當pH值調至6.70時,醚化劑的量為陰離子聚丙烯酰胺的10%時濾水 性能最好。比較調pH值與不調pH值，從脫水效果看差別不大（<2 %),但調pH值，會使成本 增加，工藝復雜，而且操作性能差。綜合考慮，認為不調pH值較好。
再討論醚化劑的加入量對污泥脫水效果的影響:經初步分析知:在3 nL處和7 nL處數據 較佳，現對其進一步做實驗,以確定較佳值，如表4所示。
表4力口入醚化劑后的脫水效果
加入醚化劑的量3 ml3. 5ml6. 5ml7ml7. 5ml
pH值7.827. 767. 777. 807. 83
粘度 1000 mPa •166157177168141
濾水時間55"52"53"59"49"
濾水體積450 ml480 ml490 ml500 ml480 ml
3 1〇〇
| 50 r—
S〇'*
02468
醚化刑的加入M (ml)
o
ooooo
20864
55444
2
4
6
8
圖6加入醚化劑的量與濾水時間的關系
醚化劑的加入帶(ml.)
圖7加入醚化劑的量與濾水體積的關系
數據結論:從上述結果可以看出，加入醚化劑的量為3.5 nL和6. 5 nL相比，醚化陰離子聚丙烯酰胺在再生紙污泥脫水中的應用，其值差別不 大，但加入量為6.5 mL時，顯然增加了成本，故應考慮到各方面的問題,醚化劑的量為陰離子 PAM的3.5 %時，濾水性能最好，陰離子聚丙烯酰胺相比陽離子聚丙烯酰胺PAM,濾水時間比 陽離子聚丙烯酰胺稍長。
下面再對聚丙烯酰胺停留時間對脫水時間和用水量的影響作一研究，結果如下
表6停留時間對污泥脫水效果的影響
加入醚化劑量
(ml)5 min8 min10min
濾水時間 (s)濾水體積
(ml)濾水時間
(s)濾水體積
(ml)濾水時間
(s)濾水體積
(ml)
3.5274002739029380
6.52.94403041038500
7304202942033400
7. 5254002341031400
從以上數據分析:加入陰離子聚丙烯酰胺PAM與醚化劑后,停留時間的長短對污泥脫水 性能有著重要的影響。當停留時間為5 min時,濾水性能最好，從經濟成本和濾水性能兩方面 考慮，醚化陰離子聚丙烯酰胺在再生紙污泥脫水中的應用，加入醚化劑的量為陰離子聚丙烯酰胺的3.5 %時效果最佳。
3中試方案
中試是從實驗室規模到工業化生產中的重要一步，它可以發現在工業化生產中產生的問 題，對這些問題的解決,可以為最終實現工業化規模提供盡可能多的依據，最大限度的減小資 金、技術上的風險。為此選擇一中型再生板紙廠進行了中試取得了良好效果。
3.1所需原料
陰離子聚丙烯酰胺13.5 Kg ,醚化劑的用量是聚丙烯酰胺用量的3.5 %,大約需要0.45 Kg , 所需緩沖罐的體積是5 m3。
3.2中試流程描述
(1)取陰離子聚丙烯酰胺13.5 Kg,加入50 %的醚化劑0.45 Kg ,制成試劑。
(2)將配制好的試劑加入到緩沖罐里，讓污泥流經緩沖罐,反應時間約為5 min。
⑶反應完之后的污泥，從緩沖罐中流出，進入到壓濾機上。
3.3主要設備的設計和選用 緩沖罐的選用參數：
體積:5 m3;
壓力:常壓；
溫度:常溫；
溫差：自然溫差。
為使陰離子聚丙烯酰胺PAM加醚化劑的改性試驗與用陽離子聚丙烯酰胺進行污泥脫水 達到同樣的效果，醚化陰離子聚丙烯酰胺在再生紙污泥脫水中的應用，且減少經濟成本，設計方案如下:來自沉淀池和氣浮池的污泥在進入壓濾機 的過程中加入一個緩沖罐，根據實驗數據所得，停留時間為5 min最好,根據現場測得的流量 為43 - 80 m3/ h,所以緩沖罐的體積應為5 m3。
3.4效果分析及改進方案
3.4.1紙廠廢水處理原工藝如下:從車間里出來的廢水進入集水池,經斜網自流到沉淀池，經 一段時間的沉淀，自流到調節池，后用泵打入汽浮池中。用吸泥機把污泥從沉淀池吸到污泥 池，氣浮池中的污泥用刮沫機放到污泥池，然后用泵打到壓濾機上，經壓濾之后，濾餅外排。本 中試在微小改變原工藝的基礎上，改變了加入試劑,故本中試具有操作可行性。
3.4.2處理牛卡紙產生的污泥時，在未事選通知操作工人師傅的情況下，用陰離子聚丙烯酰 胺代替陽離子聚丙烯酰胺,脫水后的污泥呈餅狀，沖網時,每生產2 h沖一次網,情況同用陽離 子聚丙烯酰胺一樣。當問工人師傅操作時的感覺有什么不同，工人師傅感染與往常一樣，說明 對生產牛卡紙產生的污泥用陰離子聚丙烯酰胺處理，完全可以達到同陽離子聚丙烯酰胺相同 的效果。然后連續幾日的生產試驗，效果都很好。分析原因:牛卡紙是用包裝箱生產的，纖維 成分好，產生的污水中纖維較多，好處理。
3.4.2當此方案應用于尼卡紙時，出現粘網的現象，效果不好。分析原因：尼卡紙用的是4 號、3號美國廢紙，其含纖維素較少;還有一點就是陰離子聚丙烯酰胺的停留時間的影響。在 實驗室做尼卡紙實驗時，發現延長陰離子聚丙烯酰胺的停留時間，可以改善脫水效果。故如果 改進工藝，在污泥池和壓濾機之間,加一個緩沖罐，以延長陰離子聚丙烯酰胺的停留時間，就可 達到較好的效果。在改進方案正處于實施階段。
3.5經濟效益分析
紙廠所用的進行污泥脫水的陽離子聚丙烯酰胺每噸4萬元，醚化陰離子聚丙烯酰胺在再生紙污泥脫水中的應用，每天用量為17.5埯,這樣一 年大約需用25萬元，如果改用陰離子聚丙烯酰胺加醚化劑進行污泥脫水，陰離子聚丙烯酰胺 為每噸1萬元，每天用量為13.5埯,50 %的醚化劑為每噸1萬元,醚化劑的用量為陰離子聚丙 烯酰胺用量的3.5 %,兩者加和一年只需5萬元。這樣，只需加一個5 m3的緩沖罐，以后每年 可以節省20萬元左右。
4結論
4.1當pH值調至6.70 ,醚化劑的量為陰離子聚丙烯酰胺的10 %時濾水性能較好。醚化陰離子聚丙烯酰胺在再生紙污泥脫水中的應用，比較調 pH值與不調pH值，從效果看差別不大（<2%),但調pH值,會使成本增加，工藝復雜,而且可 操作性能差。綜合考慮經濟因素和污泥脫水效果因素，認為不調pH值較好。
4.2加入陰離子聚丙烯酰胺PAM與醚化劑后，停留時間的長短對污泥脫水性能有著重要的 影響。從經濟成本和濾水性能兩方面考慮，停留時間為5分鐘，加入醚化劑的量為陰離子聚丙 烯酰胺的3.5%。最佳。
4.3釆用本實驗所提出的方法，用一種較廉價的試劑陰離子聚丙烯酰胺，經過改進，代替較昂 貴的試劑陽離子聚丙烯酰胺，節約了成本，在工藝流程上改動不大,有較強的操作可行性，且污 泥脫水效果與使用原試劑十分接近,可以取得較好的綜合效益。
本文推薦企業：山東東達聚合物有限公司（http://www.fengxiongzhuanjia.org.cn/)，是專業的陰離子聚丙烯酰胺，陽離子聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺生產廠家，專業生產聚丙烯酰胺,陰離子聚丙烯酰胺,陽離子聚丙烯酰胺,非離子聚丙烯酰胺。擁有雄厚的技術力量，先進的生產工藝和設備。東達聚合物有限公司全體員工為海內外用戶提供高技術,高性能，高質量的聚丙烯酰胺產品。專業聚丙烯酰胺生產廠家：山東東達聚合物有限公司熱忱歡迎國內外廣大客戶合作共贏。