工業(yè)用水溶性聚合物
固體聚合物
非離子和陰離子型
乳液聚合物
非離子和陰離子型
溶液聚合物
陰離子型
陽離子型
SNF 公司水溶性產(chǎn)品的應(yīng)用
城市污水處理
常用的處理方法有生物法和物理化學(xué)法。兩者中生物法用的較普遍，效率也較高。
絮凝劑可用于生物法處理的各個(gè)階段，如在一、二級(jí)沉降罐及濃縮器中。但是，絮凝劑重要的應(yīng)用領(lǐng)域 是幫助與促污泥脫水。
污泥脫水時(shí)，絮凝劑使污泥產(chǎn)生大而致密的絮團(tuán)，這些絮團(tuán)可以用離心機(jī)、帶式或板框式壓濾機(jī)與清液分離。
選準(zhǔn)絮凝劑是成功的關(guān)鍵之一。在選擇絮凝劑類型時(shí)，要考慮以下因素：
1．向用戶了解污泥的來源、性質(zhì)、成分（如有機(jī)物/無機(jī)物比例）及固相物含量。一般說陽離子絮凝劑用于 處理有機(jī)污泥，而陰離子絮凝劑用于處理無機(jī)污泥；堿性很強(qiáng)時(shí)不宜用陽離子絮凝劑，而酸性很強(qiáng)時(shí)不 宜用陰離子絮凝劑；固相物含量高的污泥通常絮凝劑用量較大。
2．絮團(tuán)大小：絮團(tuán)太小會(huì)影響排水速度，太大又會(huì)使絮團(tuán)束縛較多水而降低泥餅干度。通過選擇絮凝劑分 子量可以調(diào)整絮團(tuán)大小。
3．絮凝劑的離子度：針對要脫水的污泥，用不同離子度的絮凝劑在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行篩選，選出合適者。這樣 既可以取得佳絮凝效果，又可使加藥量少。
4．絮團(tuán)強(qiáng)度：絮團(tuán)在剪切作用下應(yīng)保持穩(wěn)定而不破碎。提高絮凝劑分子量或選擇合適的分子結(jié)構(gòu)有助于提 高絮團(tuán)穩(wěn)定性。
5．絮凝劑與污泥的混合：絮凝劑在脫水設(shè)備的某一位置必須與污泥充分反應(yīng)，發(fā)生絮凝作用。為此，絮凝劑 溶液粘度必須合適，在現(xiàn)有設(shè)備條件下能與污泥均勻混合。兩者混合均勻與否，是成功的又一關(guān)鍵因素。 絮凝劑溶液粘度與其分子量和配制濃度有關(guān)。
6．絮凝劑的溶解：溶解良好才能充分發(fā)揮絮凝作用。有時(shí)需要加快溶解速度，這時(shí)可考慮提高絮凝劑溶液 濃度（濃度越高溶解速度越快）、采用乳液型絮凝劑、或適當(dāng)提高水溫等。
在實(shí)驗(yàn)室用新取的污泥樣做絮凝劑篩選實(shí)驗(yàn)往往是需要的。實(shí)驗(yàn)室選出合適的絮凝劑后，就要上污泥脫 水裝置做上機(jī)試驗(yàn)。為了成功，試驗(yàn)者要仔細(xì)觀察及控制以下參數(shù)： — 絮凝劑溶解罐容量（L）及攪拌器轉(zhuǎn)速（rpm）；
— 污泥進(jìn)入脫水機(jī)的流量（m3/h）；
— 污泥的固相物含量（g/L）；
— 絮凝劑進(jìn)入脫水機(jī)的流量（L/h）；
— 絮凝劑溶液的濃度（g/L）；
— 如絮凝劑進(jìn)入脫水機(jī)前要再稀釋，要控制稀釋水的流量（m3/h）；
— 注入絮凝劑的位置與注入點(diǎn)的數(shù)目；
— 觀察泥餅和濾液情況是否正常。
有了以上參數(shù)，就可以在現(xiàn)場控制與調(diào)整絮凝劑工作狀況，評(píng)價(jià)絮凝劑工作效率，計(jì)算處理每噸污泥（或每 噸固相物）需要投加的絮凝劑量，估計(jì)處理每噸污泥的絮凝劑成本。
不同的污泥脫水設(shè)備（離心機(jī)、帶式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)）在運(yùn)行中會(huì)對絮凝劑提出不同要求，因此，現(xiàn)場 工程師要根據(jù)脫水設(shè)備出現(xiàn)的情況及時(shí)檢查并調(diào)整絮凝劑的品種、配制濃度、投加量、投入點(diǎn)等參數(shù)。
工業(yè)廢水處理
許多工業(yè)都或多或少要產(chǎn)生廢水。在要求日益嚴(yán)格和水資源日益短缺的今天，這些廢水要經(jīng)過處理才能 排放或循環(huán)使用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這些會(huì)產(chǎn)生污水的工業(yè)部門有：采礦（煤、磷酸鹽、鋁、鐵、鉀堿、銅、金、 硼砂等）、石油開采、鋼鐵、造紙、食品加工（奶制品、肉類、淀粉、制糖、釀酒、土豆加工等）、煉油、機(jī)械 制造與修理、化工、電鍍、制藥、陶瓷、印染、電力、制革等。
含有機(jī)物的工業(yè)廢水常用生物法處理，這時(shí)，絮凝劑用來幫助污泥脫水。
用物理化學(xué)法處理工業(yè)廢水時(shí)，用混凝劑和/或絮凝劑促水中懸浮雜質(zhì)沉降。有時(shí)還用絮凝劑幫助污泥脫水。
由于工業(yè)廢水的來源、化學(xué)成分、雜質(zhì)形態(tài)多種多樣，處理它們的混凝劑/絮凝劑也往往各不相同。因此， 對于某一種工業(yè)廢水，先應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行混凝劑/絮凝劑篩選。
飲用水（自來水）處理
用于自來水處理的絮凝劑必須具有低毒的特點(diǎn)。這一點(diǎn)應(yīng)得到檢測和認(rèn)證。各國對絮凝劑中殘 留丙烯酰胺的大允許含量作出了規(guī)定，如產(chǎn)品中丙烯酰胺含量不得超過 0.05%（500ppm）。
一般說，作為自來水水源的地表水中往往含有較多的腐植酸及灰黃霉酸，它們有較強(qiáng)的陰離子性。因此， 在初級(jí)混凝中加鋁/鐵鹽型混凝劑，或加有機(jī)混凝劑（如SNF公司的FL 45C、FL 17），或加有機(jī)/無機(jī)混凝劑混合 物，可以使這些物質(zhì)脫穩(wěn)沉降。有機(jī)聚合物FL 45C或FL 17是新一代混凝劑，它們在以下方面顯示出鋁/鐵 鹽所沒有的性能：
— 用量少，只需鋁/鐵鹽的十分之一；
— 不改變水的pH值。而鋁/鐵鹽會(huì)使水的pH值降低而帶酸性；
— 產(chǎn)生的污泥量比鋁/鐵鹽少得多；
— 不增加水中可溶性鋁含量。許多研究認(rèn)為攝入鋁對人體有害；
— FL 45C有很好的除藻作用，它破壞藻類細(xì)胞并使細(xì)胞殘?bào)w結(jié)合進(jìn)絮團(tuán)中。
進(jìn)行初級(jí)混凝后，如果再加0.05-0.5mg/L的絮凝劑，可以生成大的絮團(tuán)而使水進(jìn)一步凈化。在一些有層狀沉 降罐或微砂過濾器的現(xiàn)代化自來水廠中，絮凝劑處理是需要的。
采 礦
采礦業(yè)消耗大量的水，用于：
● 礦石洗選和浮選，將有用礦物和無用脈石分離。許多礦物如鐵、煤、磷酸鹽、鉆石、鋅、鈾、砂等都采用此種 工藝。這時(shí)，絮凝劑可以用來： — 使水與脈石分離，便于水的回用； — 對脈石沉降生成的污泥進(jìn)行脫水； — 如果有用礦物懸浮在水中，將它從水中分離出來。
● 工藝過程中，有時(shí)要將金屬礦物溶于酸或堿。這時(shí)，用絮凝劑將未溶的雜質(zhì)絮凝分離，金屬則以氫氧化物或鹽 的形式被回收。上述工藝常用非離子或陰離子型絮凝劑。非離子絮凝劑常在酸性或高含鹽溶液中使用。
● 礦物球團(tuán)化的粘結(jié)劑：在絮凝劑幫助下，使細(xì)小的濕礦物顆粒在球團(tuán)機(jī)中滾動(dòng)，粘結(jié)成球團(tuán)。SNF公司的產(chǎn)品 FLOFORM用于此目的。
● 分散：用低分子量、高陰離子度絮凝劑使粘土、碳酸鈣或二氧化鈦等礦物懸浮在水中，或送去研磨。
造 紙
造紙工業(yè)是用水多的工業(yè)之一，也是使用水溶性聚合物的大戶。采用聚合物可以增加紙機(jī)生產(chǎn)能力，提高 紙張質(zhì)量，減少水的消耗，減輕造紙對環(huán)境的有害影響。聚合物主要用在以下方面：
1. 助留：在紙機(jī)機(jī)頭中加聚合物，使填料（二氧化鈦、高嶺土、碳酸鈣等）及纖維更多地留在紙張中。聚 合物的離子性視工藝性質(zhì)而定。
2．助濾：在紙機(jī)濕部加聚合物增加濾水速度，以提高干燥作業(yè)的速度，從而增加紙機(jī)產(chǎn)量。
3．用中、高陽離子度的聚合物回收紙張纖維。
4．用低陽離子度、低分子量聚合物提高紙張干強(qiáng)度。
5．用聚合物在紙機(jī)濕部臨時(shí)性提高濕強(qiáng)度。
6．用聚季胺鹽、聚胺等處理紙中的陰離子垃圾（如木瀝青）。
7．用聚合物處理紙廠工藝用水、廢水及污泥。
8．用混凝劑，再接著用高分子量絮凝劑進(jìn)行廢紙?jiān)偕鷷r(shí)的脫墨。
9．對AKD型施膠劑作陽離子化處理。
石油工業(yè)
聚合物在油田開發(fā)開采中有許多應(yīng)用，主要是：
1．提高采收率（又叫“三次采油”）。它是將聚合物水溶液注入油層中，驅(qū)替地下原油。聚合物分子 量一般要求很高，有很強(qiáng)的增粘能力。常用中等陰離子度的聚合物。SNF公司的FLOPAAM 3530S與 FLOPAAM 3630S是用于三次采油的聚合物。SNF公司的黃原膠產(chǎn)品FLOCON 4800可用于高礦化度地層 水，而AN 100產(chǎn)品可用于高溫（120℃）地層的三次采油。
2．在鉆井泥漿中，聚合物起調(diào)節(jié)流變性、降失水、膨潤土稀釋、控制水敏性粘土膨脹等作用。常用的是陰 離子型聚合物。根據(jù)其不同作用，選擇不同的分子量和陰離子度。
3．油井堵水和注水井調(diào)剖。將聚合物水溶液注入地層，并在地層中發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，生成凝膠。以此降低高 含水地層的滲透率，達(dá)到減少油井出水或改善注水井吸水剖面的目的。
4．油井采出的含油污水處理。聚合物可以幫助并加速氣浮或離心法分離油水混合物，使凈化的水可用于回 注或排放。
5．中等陰離子度和高分子量的聚合物可以降低水在管道中流動(dòng)的摩擦阻力。因此，在管道口徑與長度不變 的情況下，加少量聚合物于水中可以提高管道輸水量，或降低輸水泵的功率消耗。SNF公司的DR系列產(chǎn) 品是優(yōu)良的減阻劑。
紡織工業(yè)
聚合物在紡織工業(yè)中的應(yīng)用有以下方面：
1．作為增稠劑加到染料中，使染料具有合適的流變性，在低剪速下有高粘度，防染料在靜置時(shí)流動(dòng)、擴(kuò) 散。這樣，印好的花紋有清晰的邊緣；但在高剪速下染料粘度很低，使它易于印染操作。
2．作為上漿料可以保護(hù)紗線，減少斷頭數(shù)目；提高紗線在紡織時(shí)的抗磨能力，減少起毛。漿料與織物以弱 鍵相連，只須臨時(shí)起作用。
SNF公司的聚合物用于上漿有以下特點(diǎn)：
— 優(yōu)良的股線間結(jié)合力；
— 在干織機(jī)上呈現(xiàn)好的性能；
— 紗線粘附到卷軸上的可能性很??；
— 漿料和織機(jī)上無沉積物；
— 容易配置；容易除漿。
3．用作定色劑。SNF公司陽離子型的聚季胺鹽或聚胺類產(chǎn)品可以屏蔽顏料的陰離子基團(tuán)，使顏料失去親水 性而不溶于水。這樣，顏料就被固定而不會(huì)遷移。
粉狀聚丙烯酰胺絮凝劑的溶解方法
法國SNF公司生產(chǎn)的聚丙烯酰胺型絮凝劑，是高分子有機(jī)化合物，分子量多數(shù)都在幾百萬以上，有些甚至接 近2000萬。所以它們的溶解方法與無機(jī)的小分子鐵鹽、鋁鹽混凝劑有很大區(qū)別。一般說來，要遵循如下原則：
1. 粉狀聚丙烯酰胺絮凝劑不能直接投加到污水中。使用前必須先將它溶解于水，用其水溶液去處理污水。
2. 溶解粉狀聚合物的水應(yīng)是干凈水（如自來水），不能是污水。常溫的水即可，一般不需要加溫。水溫低于 5℃時(shí)溶解很慢。水溫提高溶解速度加快，但40℃以上會(huì)使聚合物加快降解，影響使用效果。一般自來水 都適合于配制聚合物溶液。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高含鹽的水不適于用來配制。
3. 聚合物溶液濃度的選擇，我公司建議為0.1％到0.3％，即1升水中加1到3克聚合物粉劑。
濃度選擇要考慮如下因素：
配制罐小而每天用藥量大，建議配的稍濃一些（如0.3％）；
聚合物分子量很高時(shí)，建議配的稍稀一些（如0.1％）；
聚合物溶液投到污水中，如因設(shè)備原因分散狀況不太好時(shí)，建議配的稍稀一些。
總之，聚合物濃度過大，會(huì)造成攪拌器馬達(dá)負(fù)荷過大，也會(huì)造成進(jìn)入污水后分散狀況不好，影響使用效果。 配得稀一些有助于提高使用效果。
4. 配成的溶液不要用離心泵轉(zhuǎn)移，以免高速旋轉(zhuǎn)的葉片造成聚合物的剪切降解。配制的具體方法如下：
在容器（如實(shí)驗(yàn)室的燒杯，工廠的配制罐）中加入一定量的清水，按清水量及濃度計(jì)算所需的粉狀聚合物 量，稱出聚合物；
開啟電動(dòng)攪拌器，將清水?dāng)嚦鲣鰷u，攪拌器葉片末端的線速度不要超過8米/秒，以免造成聚合物降解；但 又不能太慢，以免聚合物顆粒浮在水面上，或在水中下沉、結(jié)團(tuán)。
將聚合物緩緩撒入水的漩渦中，直到撒完。注意聚合物顆粒進(jìn)入水里后不能互相粘連、 結(jié)團(tuán)。然后再攪 拌一段時(shí)間，使聚合物顆粒充分溶解，成為均勻、透明、粘稠的溶液，無肉眼可見的團(tuán)塊。這段攪拌時(shí)間按下面方法確定：
A. 在夏季水溫較高時(shí)，陰、陽離子型聚合物需攪拌1小時(shí)左右，非離子型聚合物需攪拌2小時(shí)左右；
B. 在冬季水溫較低時(shí)，陰、陽離子型聚合物需攪拌1.5小時(shí)左右，非離子型聚合物需攪拌3小時(shí)左右； 還有，配制濃度越高，聚合物溶解速度越快。溶解不均勻或不充分會(huì)影響使用效果。
粉狀的聚丙烯酰胺在干燥、陰涼的地方可存放二年以上，但配成溶液后，其存放時(shí)間就很有限。一般說，溶 液濃度為0.1％時(shí)，非、陰離子型聚合物溶液不超過一周；陽離子型聚合物溶液不超過一天。溶液穩(wěn)定性與濃度有 關(guān)，配得越濃（如3％到5％）的溶液存放時(shí)間越長。但3％到5％的溶液不能直接去處理污水，使用前還要稀釋。 陽離子型聚丙烯酰胺溶液在pH<5.5時(shí)較穩(wěn)定，pH>6時(shí)會(huì)因水解而失效。它對鐵離子和鈣、鎂離子比陰離子 聚合物敏感。
鐵離子是造成聚丙烯酰胺化學(xué)降解的催化劑，因此，在配制、轉(zhuǎn)移、貯存聚丙烯酰胺溶液時(shí)，要盡量避 免鐵離子進(jìn)入。與溶液接觸的設(shè)備用不銹鋼、塑料，玻璃鋼或表面涂樹脂的碳鋼制造。
乳液型聚丙烯酰胺應(yīng)用須知
如前所述，粉狀聚丙烯酰胺的溶解一般需要1-2小時(shí)。若要加快溶解速度，可考慮采用乳液型聚丙烯酰胺。
乳液型聚合物是聚合物水凝膠（即聚合物在水中的濃溶液）在油（通常為礦物油）中的分散體系。一般說乳 液中聚合物的含量為25％到50％左右。乳液中聚合物水凝膠以微球形式存在，微球的平均直徑為1微米。這 種以微球形式分散在油中的聚合物水凝膠，其油-水界面上聚集著表面活性劑，起穩(wěn)定乳液的作用。
與粉狀聚合物不同的是，乳液型聚合物制造過程中不需要干燥過程。因此，乳液型聚合物的分子量和水溶性 比同類粉狀聚合物要高。
穩(wěn)定乳液型聚合物的表面活性劑是親油的，其HLB值（親油親水平衡值）小于等于6，所形成的乳液是油包 水型（W/O型）。這種W/O型乳液通常是不溶于水的，除非它轉(zhuǎn)化為水包油型（O/W型）。這種轉(zhuǎn)化過程叫“反 相”。
因此，在乳液型聚合物制造過程中，或者在使用乳液前的溶解稀釋過程中，需要加一種親水的表面活性劑， 使乳液接觸水時(shí)反相。這樣，乳液才能順利地溶解于水。SNF公司的乳液型聚合物在制造過程中已經(jīng)加了這種反 相用的表面活性劑，因此在溶解稀釋過程中乳液會(huì)自動(dòng)反相，一般不需要在稀釋水中再加反相用的表面活性劑。 但是，在稀釋倍數(shù)超過100時(shí)，反相用的表面活性劑濃度太低，不足以使乳液反相。這時(shí)，就要在稀釋水中加乳 液本身重量2％到10％的表面活性劑（如壬基酚聚氧乙烯醚NP-10或NP-20），以幫助乳液反相。
用水溶解稀釋乳液時(shí)要用高速剪切的方式，使乳液中聚合物水凝膠與水充分接觸并在水中分散。可以采 用高速攪拌器、靜混器、文丘里噴管等裝置來幫助乳液溶解。如果乳液與水能充分接觸分散，它的溶解時(shí)間一般 只需要3-15分鐘。
乳液的儲(chǔ)存溫度在0至35℃之間。一般乳液的存放時(shí)間為6個(gè)月。存放時(shí)間較長時(shí)，乳液上層會(huì)有一層油 析出，這屬于正?，F(xiàn)象。這時(shí)，應(yīng)該對乳液用機(jī)械攪拌、或用泵循環(huán)、或通氮?dú)鈹嚢璧确绞?，讓油相重新回到?液中去。乳液的使用性能不會(huì)因此受到影響。乳液凍結(jié)的溫度比水低一些。凍結(jié)的乳液融化后可以繼續(xù)使用，其 性能不會(huì)有明顯變化，但用水溶解稀釋時(shí)可能要在水中加一些反相用的表面活性劑。另外，乳液中含有礦物油， 所以與乳液接觸的容器和泵要考慮與礦物油的相容性（如橡膠、塑料部件）。
DW系列乳液在制造過程中蒸餾掉部分水份，因而其含量較高（50％左右），存放時(shí)間也較 長（12個(gè)月），適合于長途運(yùn)輸和長期儲(chǔ)存。其流動(dòng)性與普通乳液不相上下。但因蒸餾過程需要加熱，其價(jià)格比 普通乳液貴，使用性能也比普通乳液略有降低。
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