聚丙烯酰胺对洗煤废水处理的实验研究

　　随着工业的迅猛发展 , 世界上每年需要的工业用水量已超过 8000 亿 t, 工业用水量占总用水量的80% 左右 。而我国煤炭行业仅国家重点煤矿每年产生的洗煤废水就有 2800 × 104t, 煤泥流失 20 ×104t, 既污染了环境 , 又浪费了资源。洗煤废水的污染主要表现为悬浮物严重超标 , 淤塞河道 , 妨害水生物的生长 , 煤的染色作用还造成了景观污染 , 因此 , 通过絮凝沉降法对洗煤废水进行有效处理是非常必要的。尽管无机电解质凝聚剂 ( 如聚氯化铝 )和有机高分子絮凝剂 ( 如聚丙烯酰胺 ) 能满足实际工业生产的要求 , 但因其价格较昂贵 , 或者使用量较大 , 不仅增加了企业的经济负担 , 而更为重要的是 ,这些絮凝剂的大量使用 , 会造成一定的环境污染 , 危害人类生存环境。有关研究表明 , 老年性痴呆与聚氯化铝的摄入量有关 , 而聚丙烯酰胺有腐蚀性 , 其单体具有强烈的神经毒性 , 并且还是强的致癌剂。因此 , 开发高效、安全、无污染的新型绿色洗煤废水处理絮凝剂 , 对于生产工艺的改进、人类健康和环境保护等都具有重要的现实意义。采用廉价易得的玉米淀粉为原料 , 新型絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺用于处理洗煤废水处理。

　　阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的实验室制备两步反应的化学方程式为 :

　　接枝聚合反应

　　取一定量的淀粉和蒸馏水放入装有回流冷凝管、电动搅拌器、氮气进出口管和温度计的三口烧瓶中。通入氮气 , 在 85 ℃～ 90 ℃下糊化 30min, 降至聚合反应温度 50 ℃ , 加入单体和引发剂 ( 硝酸铈铵) ,反应达到规定时间 3h 后 , 冷却至室温 , 得聚合产物。

　　Mannich 反应 ( 阳离子化反应 )

　　向接枝聚合物中加入计算量的甲醛和二甲胺 ,在一定温度下反应 2h, 冷却后将产物中和至 pH =6 1 0, 得阳离子化产物。这种方法工艺流程短 , 反应条件温和 , 易控制 ,生产周期短 , 成本低 , 基本无“三废 ”产生 , 易于工业化生产 , 是一种理想的合成方法。由于丙烯酰胺分子中的共轭结构使其具有很强的反应能力 . 通过自由基聚合很容易成高分子量的聚丙烯酰胺侧链 , 侧链平均分子重一般可达 5 × 105～ 2 × 108 。

　　本实验采用正交实验

　　, 以絮凝沉降后上清液的透光率为衡量指标 , 找到了最主要的影响因素 , 选4 因素 3 水平表确定最佳工艺条件。正交实验所得数据及其计算分析 , 见表 2 。