CP10水處理劑是采用丙烯酰胺與陽離子單體在偶氮二異丁腈的催化條件下進(jìn)行反應(yīng)，通過對反應(yīng)溫度、時間等實(shí)驗(yàn)條件的控制，得到的一種在常溫條件下為乳液狀態(tài)的水處理劑。該產(chǎn)品采用化學(xué)處理方式，與傳統(tǒng)的PAM水處理劑相比，具有溶解快，絮凝效果好的優(yōu)勢。通過投加一定量的CP10水處理劑，使化纖污水中的污染物質(zhì)形成絮凝體，再經(jīng)過沉淀或氣浮等方式，將污染物分離，從而使污水的COD、濁度等指標(biāo)滿足排放要求。
一、實(shí)驗(yàn)部分
1.1 實(shí)驗(yàn)原料
丙烯酰胺，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;
陽離子單體，自制;
分散劑，自制;
偶氮二異丁腈，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;
硫酸胺，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;
LH-NT100總氮試劑，北京連華永興科技發(fā)展有限公司。
1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)儀器
GSHA-2型高壓合成反應(yīng)釜，大連自控設(shè)備廠;
VG202型防爆真空泵，廣東中德科技制泵有限公司;
LH-25A型智能多參數(shù)消解儀，北京連華永興科技發(fā)展有限公司;
LH-3BA型紫外可見智能型多參數(shù)水質(zhì)測定儀，北京連華永興科技發(fā)展有限公司;
WZS-186型濁度儀，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;
101-1AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津泰斯特儀器有限公司。
1.3 合成工藝
將丙烯酰胺、陽離子單體、分散劑、按一定比例溶解于去離子水中。將混合好的溶液加入反應(yīng)釜中，開啟釜體攪拌裝置，使其轉(zhuǎn)數(shù)控制在300r/min，向反應(yīng)釜內(nèi)通入氮?dú)獬酰獨(dú)庵脫Q時間不小于40min。待置換完成后，向反應(yīng)釜中加入偶氮二異丁腈，開始引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在50~80℃，反應(yīng)持續(xù)3~6h后，加入硫酸銨，繼續(xù)攪拌30min后停止，得到乳液狀成品。
二、結(jié)果與分析
2.1 溶解速率
分別稱取10gCP10水處理劑及市售PAM水處理劑溶于去離子水中，稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1‰的水處理劑溶液。觀測CP10與PAM的溶解狀態(tài)，在不同的時間點(diǎn)將未溶解部分濾出稱重，計算出已溶解水處理劑的百分?jǐn)?shù)，當(dāng)其完全與水混溶后，視為溶解完全。根據(jù)不同時間的水處理劑溶解的百分?jǐn)?shù)繪制溶解速率曲線，如圖1所示。
由圖1可見，CP10水處理劑在1min內(nèi)完全溶解。市售PAM水處理劑完全溶解時間在40min左右，溶解時間較長，在實(shí)際應(yīng)用中，需要預(yù)先投加進(jìn)行充分溶解后才能進(jìn)行使用。
2.2 水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)檢測與結(jié)果分析
2.2.1 污水樣處理方法
取某化纖廠家的污水樣品。將自制CP10水處理劑乳液與市售固體PAM水處理劑分別溶于去離子水中，稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1‰的水處理劑溶液。將兩種稀釋好的水處理劑溶液分別加入污水水樣中，加入比例為污水水樣質(zhì)量的0.5%~1%，震蕩搖勻，靜置1min。分別取未處理污水上清液和處理后污水上清液進(jìn)行檢測。
2.2.2 常規(guī)指標(biāo)的檢測
2.2.2.1 COD檢測方法
按HJ828-2017«水質(zhì)化學(xué)需氧量的測定重鉻酸鹽法»要求進(jìn)行檢測。
2.2.2.2 氨氮檢測方法
將待測液按一定比例稀釋，使其在LH-3BA型紫外可見智能型多參數(shù)水質(zhì)測定儀的量程范圍內(nèi)，再按照該儀器的檢測方法進(jìn)行操作，讀取測量數(shù)據(jù)，計算其氨氮含量。
2.2.2.3 總氮檢測方法
取待測樣品，加入LH-NT100試劑2.0mL搖勻后，使用LH-25A型智能多參數(shù)消解儀進(jìn)行消解，消解溫度122℃，消解時間40min。將消解后的樣品靜置冷卻至室溫后，按一定比例稀釋，使其在LH-3BA型紫外可見智能型多參數(shù)水質(zhì)測定儀的量程范圍內(nèi)，再按照該儀器的檢測方法進(jìn)行操作，讀取測量數(shù)據(jù)，計算其總氮含量。
2.2.2.4 含水率檢測方法
將待測污水樣品進(jìn)行處理，收集經(jīng)處理后的絮凝物，稱取待測樣品10g，精確至0.01g，置于已恒重的稱量瓶中，使其均勻鋪展于瓶底。樣品準(zhǔn)備完畢后，放置于干燥箱內(nèi)，保持在105±2℃下干燥4h，取出后放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫后稱重，計算其含水率。
2.2.3 水質(zhì)檢測結(jié)果分析
量取未處理污水上清液水樣、CP10處理該污水后上清液水樣、市售PAM處理該污水后上清液水樣各100mL。按照2.2.2.1、2.2.2.2、2.2.2.3描述的檢測方法對上述三種水樣的COD、氨氮、總氮含量分別檢測。結(jié)果見表1。
表1中通過選取某化纖廠家污水進(jìn)行分析，其水樣的COD、氨氮、總氮含量分別為1050mg/L、153mg/L、322mg/L。經(jīng)CP10處理后水樣的COD、氨氮、總氮含量分別降低到138mg/L、52mg/L、175mg/L。同條件下CP10水處理劑對污水COD、氨氮、總氮處理效果明顯優(yōu)于市售PAM水處理劑。
2.3 濁度檢測與結(jié)果分析
選取某化纖廠家污水進(jìn)行分析，量取待測污水樣品100mL，分別加入等比例CP10及市售PAM水處理劑進(jìn)行處理，處理結(jié)束后取水樣上清液進(jìn)行濁度檢測。將檢測溫度控制在25℃，用WZS-186型濁度儀分別檢測初始濁度。檢測結(jié)果見表2。
通過表2可以看出，未經(jīng)處理的污水上清液濁度為355NTU。經(jīng)過CP10水處理劑處理后，其上清液濁度為10.3NTU。經(jīng)市售PAM水處理劑處理后的污水上清液濁度為21.5NTU。CP10水處理劑的處理效果明顯優(yōu)于市售PAM水處理劑。
2.4 絮凝物含水率檢測結(jié)果分析
取污水水樣，分別加入兩種水處理劑進(jìn)行處理，將處理后的水樣進(jìn)行過濾，濾出絮凝物，稱重。在105℃的烘箱中干燥4h，再次稱重后，計算其含水率。
通過表3可以看出，CP10的處理后的絮凝物含水率更低，說明其絮凝物的團(tuán)聚更加緊密，絮凝效果好。
三、結(jié)論
(1)CP10水處理劑的工藝制備條件要求嚴(yán)格，需要按照特定工藝路線進(jìn)行加工生產(chǎn)，才能生產(chǎn)出符合要求的產(chǎn)品。
(2)CP10水處理劑具有溶解迅速、絮凝效果好的特點(diǎn)，與同類PAM水處理劑產(chǎn)品相比具備一定優(yōu)勢。
(3)CP10水處理劑能有效降低化纖污水的COD、氨氮、總氮等指標(biāo)，化纖污水經(jīng)處理后，清液濁度有明顯提高，說明污水中的有害成份經(jīng)CP10產(chǎn)品絮凝后顯著降低。
(4)CP10水處理劑在使用過程中不會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
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