專利名稱：Ph值對疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果影響的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種PH值對疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果影響的測試方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人口的不斷增加，能源生產(chǎn)和消費產(chǎn)生的環(huán)境問題日趨嚴重，特別是水污染問題已成為社會各界普遍關(guān)注的熱點問題。在諸多城市污水和工業(yè)廢水中，石油工業(yè)含油廢水最具有代表性。為了提高含油廢水處理效率已開發(fā)并生產(chǎn)了多種污水處理劑，包括混凝劑、絮凝劑、浮選劑等。其中疏水性高分子絮凝劑作為高效水處理劑，可以加快水的凈化速度，脫除水中的懸浮物及有毒物質(zhì)。含油廢水中的油分通常以浮油、分散油、乳化油和溶解油等四種形式存在。由于存在形式的不同，處理含油廢水的方法也就不同。目前國外油田含油污水處理采用的設(shè)施主要有沉砂池、隔油池、斜板隔油池、自然除油罐、混凝除油罐、粗粒化罐、壓力沉降罐、浮選池 (柱)、壓力濾罐、單閥濾罐、組合式處理裝置、水力旋流分離器和精濾器等。采用的附屬設(shè)施有各種緩沖制罐(池)、回收水罐(池)、反沖洗水罐(池)、污油罐、藥劑設(shè)配系統(tǒng)、各種水泵和油水計量設(shè)施等。近年來，國外對含油污水(主要是采油污水)的處理已開發(fā)了一些新的設(shè)備，如新型密閉式浮選箱、水力旋流器、各種組合式油水分離器等。這些裝置的成功開發(fā)對提高含油污水的處理效果、改進設(shè)備的處理效能、實現(xiàn)處理設(shè)備功能的一體化以及降低設(shè)備體積和工程造價等都大有裨益。然而并不是單一方法處理含油廢水就可以達到出水水質(zhì)要求的，實際廢水處理工程需要幾種處理方法組合成各種處理工藝系統(tǒng)來處理含油廢水。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來國內(nèi)外油田含油污水的治理工藝在不斷探索的同時已得到強化和改進。根據(jù)國外有關(guān)資料介紹，新的油田采油污水處理工藝的特點和重要標志是將水力旋流器引入流程，替代傳統(tǒng)的隔油與浮選單元。美國北海油田回注含油污水處理工藝流程中，采用了 3個油水分離器和6個水力旋流器串聯(lián)，處理后的水質(zhì)可達到回注水的要求。其中油含量由200 500mg/L(主要以0/W型乳狀液形式存在)降至20 30mg/L以下。另外，美國在新建的含油污水處理站中其處理工藝許多采用了氣浮除油技術(shù)。美國墨西哥海灣油田采油污水處理工藝流程由油水分離器、絮凝、氣浮、GAC-FBR(活性炭生物流化床反應(yīng)器)、電滲析等單元組成，處理后日最高油含量不超過10mg/L，達到了非常嚴格的排放標準。許多學(xué)者的研究表明，處理含有一些難降解有機物的稠油污水一般采用生化氧化法，其工藝流程主要包括油水分離器、氣浮、化學(xué)氧化、生物膜水解酸化、過濾等單元操作。為了提高含油廢水處理效率已開發(fā)并生產(chǎn)了多種污水處理劑，包括混凝劑、絮凝齊U、浮選劑等。其中疏水性高分子絮凝劑作為高效水處理劑，可以加快水的凈化速度，脫除水中的懸浮物及有毒物質(zhì)。含油廢水的處理方法也很多，其中氣浮法特別是葉輪氣浮法處理含油廢水具有處理效率高、停留時間短、能耗低、占地小、操控與維護方便的特點。氣浮時投加浮選劑不僅能獲得更好的氣浮效果，而且能縮短絮凝反應(yīng)時間，這對實際工程中減少基建投資、降低能耗及運行費用具有重要的意義。根據(jù)絮凝劑的成分及制備方法的不同可大致將目前研究和應(yīng)用的絮凝劑分為無機絮凝劑、有機絮凝劑、復(fù)合絮凝劑和微生物絮凝劑四大類。(1)無機絮凝劑無機絮凝劑的應(yīng)用歷史悠久，傳統(tǒng)的無機絮凝劑有硫酸鋁、氯化鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵等低分子的無機鹽類，其優(yōu)點是較經(jīng)濟，但它們在水處理過程中存在較大的問題。其耗量大，聚集速度慢，形成的絮狀物小，腐蝕性強，而且在廢水處理中常常造成污泥脫水困難，污泥量大，在某些場合凈水效果不理想，而逐漸被無機高分子絮凝劑所取代。無機高分子絮凝劑是在20世紀60年代后才在世界上發(fā)展起來。近幾年，研制和應(yīng)用聚合鋁、鐵、硅及各種復(fù)合型絮凝劑成為熱點。無機高分子絮凝劑的品種在我國已逐步形成的系列中陽離子型的有聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAQ，聚合磷酸鋁(PAP)，聚合硫酸鐵(PFC)、聚合磷酸鐵(PFP)等；陰離子型的有活化硅酸(AQ、聚合硅酸(PQ ；無機復(fù)合型的有聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚硅酸硫酸鐵(PFSQ、聚硅酸硫酸鋁(PASS)，聚合硅酸氯化鐵(PFSC)、聚合氯硫酸鐵(PFCQ、聚合硅酸鋁(PASI)、聚合硅酸鐵(PFSI)、聚合磷酸鋁鐵(PSFP)、硅鈣復(fù)合聚合氯化鐵(SCPAFC)等。它們與傳統(tǒng)的絮凝劑比較效能更優(yōu)異，且比有機高分子絮凝劑價格低廉，而被廣泛用于給水、工業(yè)廢水以及城市污水的各種流程。(2)有機高分子絮凝劑有機高分子絮凝劑分子量大、種類繁多、具有很強的吸附架橋能力，與無機高分子絮凝劑相比，具有用量少、絮凝脫水能力強、沉降速度快、生成污泥量少，且受共存鹽類、PH 值及溫度影響小等優(yōu)點，近幾年受到廣泛重視，其應(yīng)用前景廣闊。目前已經(jīng)使用主要有合成和改性的有機高分子絮凝劑兩大類型。①合成有機高分子絮凝劑按高分子鏈所帶電荷不同，有機高分子絮凝劑可分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性離子型四大類。聚丙烯酰胺(PAM)由于在聚合反應(yīng)過程中有少量酰胺基水解為羧基，常帶有陰離子特征，通常將水解度小于4%的聚丙烯酰胺稱為非離子型聚丙烯酰胺，大于4%的稱為部分水解聚丙烯酰胺。在陰離子型合成有機高分子絮凝劑中，含有梭鈉基陰離子基團的部分水解聚丙烯酰胺分子量高、水溶性好，是性能優(yōu)異用途廣泛的高分子絮凝劑。 一般由丙烯酰胺與丙烯酸鈉共聚得到，或者由聚丙烯酰胺加水解劑加熱水解使酰胺基部分轉(zhuǎn)變?yōu)轸肉c基而獲得。由于它含有均勻分布的羧基陰離子，可與多價金屬離子結(jié)合形成相應(yīng)的凝膠，因此在含重金屬污水處理中效果顯著。另外，聚丙烯酸鈉由于其分子量較高、水溶性好、無毒性、強絮凝作用也得到廣泛應(yīng)用。由于膠體和懸浮顆粒多帶負電荷，使用陽離子絮凝劑可中和顆粒所帶電荷，達到絮凝的目的。因此，陽離子型高分子絮凝劑已成為合成有機高分子絮凝劑的熱點。在日、美等國陽離子絮凝劑的用量約占合成絮凝劑總量的60%， 每年還以10%以上的速度增長。陽離子絮凝劑主要是季胺鹽類和聚胺類，其中陽離子改性聚丙烯酰胺占有較大比例。陽離子改性聚丙烯酰胺一般通過共聚或曼尼奇反應(yīng)獲得，主要產(chǎn)品有季胺化陽離子聚丙烯酰胺、丙烯酰胺與N，N- 二甲基胺基丙烯酰胺共聚物。兩性高分子絮凝劑一般由含有陰、陽離子基團的乙烯類單體通過自由基共聚反應(yīng)以及高分子改性得到，其中陰離子基團為羧基、磺酸基、硫酸基，陽離子基團為季胺鹽基。兩性高分子絮凝劑由于兼有陰、陽離子基團的特點，在不同介質(zhì)條件下荷電狀況可能不同，適于處理帶不同電荷的污染物，其PH值適用范圍寬，抗鹽性好，特別是在針對陰、陽離子共存的污染體系時，兩性高分子絮凝劑不僅有電性中和、吸附架橋，而且有分子間的“纏繞”包裹作用。②天然改性高分子絮凝劑天然改性類高分子有機絮凝劑是一類生態(tài)安全型絮凝劑，與合成的有機高分子絮凝劑相比，具有良好的“環(huán)境可接受性”，是一類有良好應(yīng)用前景、價廉物美的新型絮凝劑。 由于天然高分子絮凝劑電荷密度較小，分子量偏低，分子結(jié)構(gòu)難以調(diào)控以及易發(fā)生生物降解而失去絮凝活性，所以國內(nèi)外研究方向主要集中于對它們進行改性。按原料來源可把天然改性高分子絮凝劑分為淀粉類、纖維素類、植物膠類和聚多糖類。其中針對淀粉的改性最引人注目。改性主要通過醚化反應(yīng)制備含叔胺或季胺基團的陽離子淀粉，或者與丙烯酰胺、 丙烯酸等單體接枝共聚、交聯(lián)，使共聚物同時也具有人工合成高分子的性質(zhì)，使共聚物呈枝化結(jié)構(gòu)，分散絮凝基團，使之對懸浮體系中的顆粒物有更強的吸附、架橋、卷掃作用。目前國內(nèi)研制和使用的主要有羥基淀粉接枝聚合物(ISC)、陽離子淀粉CS-I型等。此外，在研制和應(yīng)用植物膠類、聚多糖類天然改性高分子絮凝劑方面也取得很大進展。如肖遙等，以落葉松拷膠為原料，對其中的單寧胺甲基化后再用氯化芐季胺化得到的陽離子單寧JHF不僅絮凝效果明顯，還能起緩蝕、殺菌的作用。殼聚糖類分子中含有酰胺基、羥基，可以和重金屬離子形成穩(wěn)定的鰲合物，通過與一氯乙酸反應(yīng)引入羥甲基，水解后可制得兩性殼聚糖，也可利用胺基與醛基反應(yīng)生成SChiff堿，選擇分子結(jié)構(gòu)中含有羧基的醛，制成兩性殼聚糖。吳根等利用殼聚糖與香草醛之間的希夫堿反應(yīng)，增加其支鏈數(shù)目與長度，制備出更為高效的絮凝劑VCG，其COD去除率更高，投加量更低。(3)復(fù)合絮凝劑對于成份復(fù)雜的水體，單一絮凝劑通常不能滿足水處理的要求。復(fù)合絮凝劑的研制就應(yīng)運而生。復(fù)合絮凝劑大致分為無機復(fù)合絮凝劑、有機復(fù)合絮凝劑以及無機有機復(fù)合絮凝劑三大類。目前國內(nèi)外的研究主要針對無機有機復(fù)合絮凝劑。該類絮凝劑的作用機理是污水雜質(zhì)吸附無機絮凝劑后，通過有機高分子絮凝劑的吸附架橋作用而沉淀。由于協(xié)同效應(yīng)，復(fù)合絮凝劑不僅包含了原有單一絮凝劑的優(yōu)點，也彌補了各自的不足。近來國內(nèi)外有諸多報道，如陳立豐、李明俊等用PAC-PAM復(fù)合絮凝劑和亞鐵鹽、PAM復(fù)合絮凝劑分別用于處理不同濁度污水和含C產(chǎn)的電鍍廢水。對它們的絮凝性能、機理以及最佳投藥量等做了一系列深入的研究，表明在快攪階段是以壓縮雙電層、吸附電中和為主，慢攪階段是以橋連吸附為主，靜沉階段中異向絮凝和差層絮凝交替進行，達到迅速沉降的目的。李少杰等用陽離子聚丙烯酰胺和硅藻土復(fù)配實現(xiàn)了對中生菌素發(fā)酵液的高效絮凝，大大改善了其液固分離性能。(4)微生物絮凝劑微生物絮凝劑是指利用微生物技術(shù)，通過微生物的發(fā)酵，抽提，精制而得到的一類絮凝劑，具有高效、無毒、絮凝對象廣泛、脫色效果獨特等優(yōu)點。20世紀70代，日本學(xué)者在研究酞酸醋生物降解過程中，發(fā)現(xiàn)了具有絮凝作用的微生物培養(yǎng)液。80年代后期，制成了命名為N0C-1的第一種生物絮凝劑并投入工業(yè)化生產(chǎn)和用于廢水處理。疏水性高分子絮凝劑作為高效水處理劑，可以加快水的凈化速度，脫除水中的懸浮物及有毒物質(zhì)。但是，現(xiàn)有合成的許多疏水性聚合物溶液的速溶性和貯存穩(wěn)定性不是很好，疏水性高分子絮凝劑由于疏水單體的引入而難于溶解，溶解后制備的溶液久置后變稀或形成微凝膠，甚至出現(xiàn)相分離，產(chǎn)生白色沉淀。在疏水性高分子絮凝劑的合成工藝中，引發(fā)劑加量主要決定了聚合物分子量的大小，分子量對絮凝性能的影響存在一個最佳值范圍。分子量太小或太高都起不到高效絮凝的作用，由于有機高分子絮凝劑的絮凝過程主要涉及電中和與架橋吸附兩方面。分子量太低時，聚合物雖能吸附在粒子的表面，但難以產(chǎn)生橋架作用形成絮體，反而起保護膠體的作用，導(dǎo)致上清液中部分膠體微粒無法絮凝沉降下去。隨著聚合物分子量增大，大分子在溶液中的尺寸就越大，橋架能力越強，絮凝效果增強。但不是聚合物的分子量越大對絮凝效果就越好，分子量太大，絮凝速度過快，會導(dǎo)致細小顆粒的懸浮物殘留在上層清液中。此外分子量太大，聚合物水溶性變差，在水體中不易分散與溶解，不利于絮凝。疏水性高分子絮凝劑在實際應(yīng)用的過程中，其絮凝效果會受到使用環(huán)境PH值的影響，PH值的改變不但會影響懸浮體系膠體離子表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和雙電層，同時也會影響疏水性高分子絮凝劑的帶電性質(zhì)和構(gòu)象特征，絮凝效果也會隨之改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種PH值對疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果影響的測試方法，該測試方法能快速測試出PH值對疏水性高分子絮凝劑絮凝效果的影響，測試精度高，操作步驟簡單，測試成本低，通過測試的結(jié)果，為疏水性高分子絮凝劑應(yīng)用于污水處理提供了理論依據(jù)，提高了疏水性高分子絮凝劑的處理效率。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)PH值對疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果影響的測試方法，包括以下步驟(a)制備疏水性高分子絮凝劑樣品；(b)制備粘土懸濁液；(c)向多個試驗容器中分別加入等量的粘土懸濁液，并調(diào)節(jié)到不同的PH值；(d)將等量的疏水性高分子絮凝劑分別加入不同PH值的粘土懸濁液中；(e)靜置一段時間，通過觀察比較透光率，從而得到不同PH值對疏水性高分子絮凝劑絮凝效果的影響。所述步驟(C)中，試驗容器為燒杯。所述步驟(c)中，通過HCl溶液和NaOH溶液調(diào)節(jié)粘土懸濁液的PH值。所述HCl溶液和NaOH溶液的濃度均為0. lmol/L。所述步驟(c)中，PH值的取值為 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11。所述步驟(d)中，疏水性高分子絮凝劑的加量為15mg/L。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是能快速測試出PH值對疏水性高分子絮凝劑絮凝效果的影響，測試精度高，操作步驟簡單，測試成本低，通過測試的結(jié)果，為疏水性高分子絮凝劑應(yīng)用于污水處理提供了理論依據(jù)，提高了疏水性高分子絮凝劑的處理效率。


圖1為不同PH值對透光率的影響曲線圖。
下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。實施例本發(fā)明涉及的PH值對疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果影響的測試方法，其具體步驟如下(a)制備疏水性高分子絮凝劑樣品；(b)制備粘土懸濁液；(c)向多個試驗容器中分別加入等量的粘土懸濁液，并調(diào)節(jié)到不同的PH值；(d)將等量的疏水性高分子絮凝劑分別加入不同PH值的粘土懸濁液中；(e)靜置一段時間，通過觀察比較透光率，從而得到不同PH值對絮凝劑絮凝效果的影響。所述步驟(C)中，試驗容器為燒杯。所述步驟(c)中，通過HCl溶液和NaOH溶液調(diào)節(jié)粘土懸濁液的PH值。所述HCl溶液和NaOH溶液的濃度均為0. lmol/L。所述步驟(c)中，PH值的取值為 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11。所述步驟(d)中，疏水性高分子絮凝劑的加量為15mg/L。由于疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果直接可通過其透光率得出，故本發(fā)明測得了 PH值對透光率的影響，通過透光率即可得出其絮凝效果，通過上述方法測得的結(jié)果如圖1 所示，從圖1可以看出疏水性高分子絮凝劑對粘土廢水的處理效果受PH值的影響較小，從酸性到堿性都有較好的絮凝效果，PH值在2 11的范圍內(nèi)透光率都能達到90%以上，相比之下，疏水性高分子絮凝劑在中性及偏酸性條件下效果更好一些。當(dāng)PH為6時，上清液的透光率最高，比不調(diào)整PH值有所提高。在偏堿性條件下絮凝效果有所下降，但下降率較小。 這說明該疏水性高分子絮凝劑對廢水有較寬的適應(yīng)范圍。疏水性高分子絮凝劑在酸性環(huán)境中能發(fā)揮較好的作用，這可能是因為PH值降低時，由于H+的加入，能有效降低膠粒的電位，雙電層壓縮，擴散層變薄，懸浮的膠粒之間以吸引能為主，容易碰撞而脫穩(wěn)，膠粒下沉快去除效果好，同時聚合物含有弱陽離子基團，隨著 H+濃度增大，陽離子性增強有利于絮凝沉降，上層清液的透光率明顯提高。但是如果酸性過強，膠粒被過多的相反電荷包裹，可能導(dǎo)致膠粒表面反號帶上正電荷，中心電位絕對值上升，顆粒群之間的靜電斥力變大，不利于顆粒的聚集，膠體穩(wěn)定性又逐漸回復(fù)，使透光率略有下降。在堿性條件下，隨著PH值的升高，透光率呈逐漸下降的趨勢，這是因為隨著0H_的加入，聚合物的陽離子基團易與OH—結(jié)合，使正電性減弱，因而電中和作用減弱，分散穩(wěn)定性進一步提高，導(dǎo)致絮凝性能有所降低。上述測試方法能快速測試出PH值對疏水性高分子絮凝劑絮凝效果的影響，測試精度高，操作步驟簡單，測試成本低，通過測試的結(jié)果，為疏水性高分子絮凝劑應(yīng)用于污水處理提供了理論依據(jù)，提高了疏水性高分子絮凝劑的處理效率。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.PH值對疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果影響的測試方法，其特征在于，包括以下步驟(a)制備疏水性高分子絮凝劑樣品；(b)制備粘土懸濁液；(c)向多個試驗容器中分別加入等量的粘土懸濁液，并調(diào)節(jié)到不同的PH值；(d)將等量的疏水性高分子絮凝劑分別加入不同PH值的粘土懸濁液中；(e)靜置一段時間，通過觀察比較透光率，從而得到不同PH值對疏水性高分子絮凝劑絮凝效果的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PH值對疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果影響的測試方法，其特征在于，所述步驟(c)中，試驗容器為燒杯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PH值對疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果影響的測試方法，其特征在于，所述步驟(c)中，通過HCl溶液和NaOH溶液調(diào)節(jié)粘土懸濁液的PH值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PH值對疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果影響的測試方法，其特征在于，所述HCl溶液和NaOH溶液的濃度均為0. lmol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PH值對疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果影響的測試方法，其特征在于，所述步驟(c)中，PH值的取值為2、3、4、5、6、7、8、9、10、11。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PH值對疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果影響的測試方法，其特征在于，所述步驟(d)中，疏水性高分子絮凝劑的加量為15mg/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PH值對疏水性高分子絮凝劑的絮凝效果影響的測試方法，包括步驟為制備高分子絮凝劑和粘土懸濁液；向多個試驗容器中分別加入等量的粘土懸濁液，并調(diào)節(jié)到不同的PH值；將等量的高分子絮凝劑分別加入不同PH值的粘土懸濁液中；通過觀察比較透光率，從而得到不同PH值對高分子絮凝劑絮凝效果的影響等步驟。本發(fā)明能快速測試出PH值對疏水性高分子絮凝劑絮凝效果的影響，測試精度高，操作步驟簡單，測試成本低，通過測試的結(jié)果，為疏水性高分子絮凝劑應(yīng)用于污水處理提供了理論依據(jù)，提高了疏水性高分子絮凝劑的處理效率。
文檔編號G01N21/59GK102478514SQ201010568230
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者袁連海 申請人:袁連海