聚丙烯酰胺对膨润土吸附剂过滤性能的影响

第２９卷第６期　２００６年ｌ１月　非金属矿　Ｎｏｎ－Ｍｅｔａｌｌｉｃ　Ｍｉｎｅｓ　Ｖｏ１．２９　Ｎｏ．６　Ｎｏｖ，２００６　聚丙烯酰胺对膨润土吸附剂过滤性能的影响　潘嘉芬　（山东理工大学资源与环境工程学院，淄博２５５０４９）　摘要　研究了阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺对不同性质膨润土过滤性能的影响，提出了最佳过滤条件　指出了不同情况下．宜采用不同类型的合适的助滤荆。　关键词　聚丙烯酰胺膨润土过滤条件　Ｅｆｉｅｃｔ　ｏｆＰｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅｓ　ｏｎ　Ｆｉｌ仃ａｔｅ　Ｐｒｏｐｅｒｉｅｓ　ｏｆＢｅｎｔｏｎｉｔｅ　Ｐａｎｇ　Ｊｉａｆｅｎ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ　２５５０４９）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅｓ　ｏｎ　ｉｌｆｔｒａｔｅ　ｏｆｂｅｎｔｏｎｉｔｅ　ｗｏＦｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｒ－　ｍｉｎｅｄ　ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｎｄ　ａｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ，ｆｏｒ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｍｕｓｔ　ｂｅ　ｕｓｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｉｌｆｔｅｒ　ａｉｄｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅｓ　ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ　ｆｉｌｔｒａｔｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　膨润土是以蒙脱石为主的片状黏土矿产，具有　特殊的吸水性、水塑性、黏结性以及较强的离子交换　性等，因此应用范围较广。用于环保领域则主要是作　真空抽滤试验装置，见图１。　５　为污染物的吸附剂使用，如吸附重金属离子，印染废　水中有机染料吸附等。膨润土吸附重金属离子铜、锌　等后，可通过过滤制备各种抗菌材料；而吸附印染废　水中的有机染料后，还可通过过滤、焙烧等工序循环　使用。由于膨润土中矿物颗粒￣１ｔ１４，，用于吸附剂等使　用后所产生的污泥比阻较大，过滤比较困难，特别是　钠化后的膨润土污泥比阻更大，难以过滤，因此，寻　图１真空抽滤试验装置　１．真空泵：２－吸滤瓶：３－真空调节阀；４一真空表；５－布氏漏斗；６一吸　滤垫：７一计量筒　找一种有效的膨润土泥浆助滤剂，提高其过滤速度，　降低滤饼水分，这对实际生产过程中降低过滤和干　燥的能耗、节省成本很有意义。本次试验采用阳离　子、阴离子和非离子聚丙烯酰胺，对不同性质的膨润　试验方法：烧杯中置人的膨润土浓度为１０％，　添加不同助滤剂种类和用量的滤液１００ｍＬ，在　ＳＸＪＱ．１型数显直流无级调速搅拌器中，以３００ｒ／ｍｉｎ　的转速搅拌３ｍｉｎ后注入布氏漏斗。注入溶液后，开　启真空泵（真空度Ｏ．０２５ＭＰａ），并开始计时，记录不同　时间计量筒的滤液累积体积，直至过滤结束。　２试验结果及讨论　２．１　三种聚丙烯酰胺对膨润土原土过滤性能的影　响　土进行了试验研究，供实际应用时参考。　１　试样、药剂及试验方法　试样：潍坊某膨润土厂雷蒙磨磨细产品，一５００　目占９５％。试样ＸＲＤ分析结果：主要矿物为蒙脱　石，含量为７５％左右，伴生矿物有伊利石、石英等；　ｄ００１值为１．５０６４ｎｍ，属于钙基膨润土。其化学成分　（质量％）：ＳｉＯ２，５９．８９；Ａｌ２ｏ３，１８．３４；Ｆｅ２Ｏ３，６．６５；ＣａＯ，　２．３８；ＭｇＯ，２．５５；Ｎａ２０，０．４５；Ｋ２０，１．９３；烧失量，７．７９。　２．１．１　阳离子聚丙烯酰胺：由图２可看出，随药剂用　量的不断加大，过滤速度加快，当阳离子聚丙烯酰胺　的用量为５０　时过滤速度最快，但其用量继续增　ｐＨ值８；膨胀容６ｍＬ／ｇ；膨润值９ｍＬ／３ｇ；颜色灰白。　试验时，将其配成１０％的悬浮液使用。　药剂：阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、　非离子聚丙烯酰，配制成０．１％的溶液使用。悬浮液　一大，过滤速度又有所降低。　２．１．２阴离子聚丙烯酰胺：从图３可看出，随药剂用　量的不断加大，过滤速度加快，阴离子聚丙烯酰胺的　用量为３０　时，过滤速度最快，但其用量继续增大，　５０—　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２９卷第６期　非金属矿　２００６年１１月　中，过滤速度快；ｐＨ值大于８之后，过滤速度较慢，　尤其是ｐＨ值过大，将严重影响助滤效果。原因是阳　离子聚合电解质在低ｐＨ的酸性溶液中电离度较　大，分子形状趋向伸展，调理效果好；而在高ｐＨ值　的碱性溶液中电离度较小，分子形状趋向卷曲，效果　０　２０　４０　６０　８０　１００　ＴＩｓ　则差。　图２药剂用量与滤液累积体积的关系　过滤速度又有所降低。　，　ｒ．ｌ＝　Ｉ。－。ｐＨ＝６　ｌ　Ｉ＋ＰＨ＝　Ｉ　Ｉ＋ｐＨ　８　ｌ　＝！　：！ｌ　０　２０　４０　６０　８０　１００　ＴＩｓ　０　２０　４０　６０　８０　１００　图６　ｐＨ值对膨润土原土过滤速度的影响　２．２三种聚丙烯酰胺对钠化膨润土过滤性能的影　图３　药剂用量与滤液累计体积的关系　响在１０％的矿浆溶液（１０ｇ膨润土加９０ｍＬ水）　２．１．３非离子聚丙烯酰胺：从图４可看出，当非离子　聚丙烯酰胺的用量为４０　时，过滤速度最快，但其　用量继续增大，过滤速度又有所降低。三种聚丙烯酰　胺在最佳用量处对膨润土原土过滤速度的影响，见　图５。综合比较可得出，三种聚丙烯酰胺对膨润土过　滤的影响规律类似，且有一个最佳投加量。在最佳投　中，加入４ｇ氯化钠，搅拌１５ｒａｉｎ后，进行抽滤实验，其　它操作条件同上。　２．２．１　阳离子聚丙烯酰胺：见图７。　加量处，过滤速度最快。将各种聚丙烯酰胺在最佳投　加量处的过滤速度进行比较，可以得出，阳离子聚丙　烯酰胺对潍坊膨润土原土的助滤效果最好。原因可　能是由于膨润土带负电荷，与阳离子电性中和，从而　易于絮凝，所以过滤速度最快。　ｓ　图７药剂用量与滤液累积体积的关系　２．２．２阴离子聚丙烯酰胺：见图８。　０　２０　４０　６０　８０　１００　『／ｓ　丌ｓ　图４　药剂用量与滤液累积体积的关系　８０　６０　＿Ｊ　图８药剂用量与滤液累计体积的关系　２．２．３非离子聚丙烯酰胺：见图９。　４０　２０　『Ｉ＝＝　＋ｊＥ离苹ｌ　Ｉ－－－－ｉ￣￥１　０　图５三种聚丙烯酰胺在最佳用量处对膨润土原土　过滤速度的影响　０　２０　４０　６０　８０　１００　ＴＩｓ　２．１．４　ｐＨ值的影响：用阳离子聚丙烯酰胺，其加入　量为５０　，考察ｐＨ值对膨润土原土过滤速度的影　响，结果见图６。从图６看出，ｐＨ值对阳离子聚丙烯　酰胺的助滤效果存在一定影响，在酸性和中性介质　一图９药剂用量与滤液累积体积的关系　综合比较图７、８、９可得出，三种聚丙烯酰胺都　有效地改善了钠化膨润土的过滤速度，加入少量的　药剂，过滤速度就有明显改善。随药剂量的加大，过　５１—　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２９卷第６期　非金属矿　２００６年１１月　滤速度不断增大，而当药剂量超过一定量后，过滤速　度开始减慢，这与原土过滤时所得结论一致。其中阳　离子聚丙烯酰胺的最佳投加量为６０　，阴离子聚丙　烯酰胺的最佳投加量为６０　，非离子聚丙烯酰胺的　最佳投加量为５０ｇ／ｔ。在最佳量处，钠化膨润土的过　０　２０　４０　６０　８０　１００　滤速度最快。三种聚丙烯酰胺在最佳用量处对膨润　土过滤速度的影响，见图１０ｏ　图１３药剂用量与滤液累积体积的关系　度的影响，见图１４。由图１４可看出，阴离子对吸附　重金属离子后的膨润土助滤性能最好，这与膨润土　原土的最佳助滤剂不同，而与钠化后的膨润土的最　佳助滤剂相同。其原因可能是当膨润土吸附重金属　离子后不仅对它的表面负电荷进行中和，而且由于　图１０三种聚丙烯酰胺在最佳用量处对钠化膨润　土过滤速度的影响　铜离子附着在膨润土表面而使其带有一定的正电　荷，因此，阴离子聚丙烯酰胺对吸附铜离子后的膨润　土的助滤效果最为显著。　比较三种药剂最佳投加量过滤速度可得出，阴　离子聚丙烯酰胺对钠化膨润土的助滤效果最好。　２．３三种聚丙烯酰胺对吸附重金属离子后的膨润　Ｉ－ｌ－。阴离子Ｉ　二！兰曼　土过滤性能的影响模拟重金属离子废水由分析纯　０　２０　４０　６ｕ　ｕ　１ｕＯ　硫酸铜配制，重金属铜离子浓度为２００ｍｇ／Ｌ。为了使　膨润土能够比较全面地吸附铜离子，先将加入重金　属离子废水的膨润土液搅拌３ｍｉｎ，然后再加入助滤　剂搅拌２ｍｉｎ，其他试验条件不变，进行抽滤。　２．３．１　阳离子聚丙烯酰胺：见图ｌ１。　Ｔ／ｓ　图１４三种聚丙烯酰胺在最佳用量处对吸附重金　属离子后的膨润土过滤速度的影响　３结论　１．不同类型的聚丙烯酰胺对不同性质的膨润土　助滤性能不同，其中膨润土原土用阳离子型的较好；　膨润土钠化后不经过水洗时，用阴离子型的较好；在　２００ｍｇ／Ｌ的重金属离子废水中作为吸附剂时，用阴　离子型的较好。　０　２０　４０　６０　８０　１Ｏ０　２．每种助滤剂都存在着一个最佳用量，加量不　够或加过量都影响助滤效果；每种助滤剂助滤时都　Ｔ／ｓ　图１１　药剂用量与滤液累积体积的关系　存在一个最佳ｐＨ值，ｐＨ值过高或过低都影响助滤　效果。　２．３．２阴离子聚丙烯酰胺：见图１２。　３．膨润土作为水中污染物的吸附剂使用时，由　于污染物的性质不同，所用最佳助滤剂不同。因此，　在实际应用时，最佳助滤剂的种类、最佳用量以及最　佳ｐＨ值，应通过试验确定。　４．膨润土吸附重金属离子可在短时间内达到吸　０　２０　４０　６０　８０　１Ｏ０　附平衡【ｌ１ｏ因此，实际处理重金属离子废水时，经过短　图１２药剂用量与滤液累积体积的关系　时间的搅拌吸附之后，膨润土的脱水可采用离心机　连续处理，也可采用沉淀池处理，以降低运行成本。　参考文献　１潘嘉芬涌泉膨润土吸附废水中ＣＣ＊、Ｚｎ２＊、ｃ　的试验研究Ⅱ１啡　金属矿，２００６，２９，（２）　收稿日期：２００６－０８．ｏ１　２．３－３非离子聚丙烯酰胺：见图１３。　综合比较图１１、１２、１３可看到，最佳投加量阳离　子聚丙烯酰胺的是５０　，阴离子聚丙烯酰胺的是　３０　，非离子聚丙烯酰胺的是６０ｇ／ｔ。三种聚丙烯酰胺　在最佳用量处对吸附重金属离子后的膨润土过滤速　—５２—