pac+pam协同絮凝埃洛石的行为研究
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硅
第 ３９ 卷 第 ４ 期
２０２０ 年 ４ 月
ＢＵＬＬＥＴＩＮ
ＯＦ
酸
ＴＨＥ
盐
ＣＨＩＮＥＳＥ
通
ＣＥＲＡＭＩＣ
报
ＳＯＣＩＥＴＹ
Ｖｏｌ. ３９ Ｎｏ. ４
Ａｐｒｉｌꎬ２０２０
ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ 协同絮凝埃洛石的行为研究
郑佳敏ꎬ管俊芳
( 武汉理工大学资源与环境工程学院ꎬ武汉 ４３００７０)
工提纯中ꎬ脱水工艺是关键ꎬ适宜絮凝剂使用是影响选矿效率的主要因素ꎮ
论文选用的絮凝剂为聚合氯化铝( ＰＡＣ) 和阴离子聚丙烯酰胺( ＰＡＭ) ꎮ 聚合氯化铝( ＰＡＣ) [１０] ꎬ无机高分
子絮凝剂ꎬ与传统的无机絮凝剂相比具有稳定的絮凝性能ꎬ但是在分子量大小以及架桥能力上与有机高分子
絮凝剂相比仍有不小差距ꎮ 有机高分子絮凝剂用量少、沉降迅速ꎬ但有机高分子絮凝剂价格高限制了其应
用ꎮ 因此将无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂进行复配使用可以结合二者优势ꎬ同时弥补了 ＰＡＣ 分子
量小和 ＰＡＭ 价格高的缺点ꎬ是目前研究的热点之一ꎮ 邓磊等 [１１] 将 ＰＡＣ 和 ＰＡＭห้องสมุดไป่ตู้复合使用ꎬ对钻井液废水进
基金项目:武汉理工大学研究生自主创新研究基金(１９５２０８０１４)
作者简介:郑佳敏(１９９７￣) ꎬ女ꎬ硕士研究生ꎮ 主要从事非金属矿加工方面的研究ꎮ Ｅ￣ｍａｉｌ:５２２６００８５２＠ ｑｑ. ｃｏｍ
ｍｉｘｉｎｇ ｔｉｍｅ ９０ ｓꎬ ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｔｉｍｅ １０ ｍｉｎ. Ｔｈｅ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ ｉｎｃｌｕｄｓ ｔｈｅ ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ
ａｎｄ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ. Ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＡＣ ａｎｄ ＰＡＭ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｍｂｉｎｅ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ. Ｃｏｍｐａｒｅｄ
压缩埃洛石表面双电层ꎬ同时架桥作用产生小絮团ꎻ后加入 ＰＡＭꎬＰＡＭ 大分子链条可与多个 ＰＡＣ 产生的小絮团和
埃洛石连接ꎬ生成大絮团ꎬ发挥了网捕卷扫作用ꎻＰＡＣ 与 ＰＡＭ 复配使用ꎬ有效将二者优点结合ꎬ与单独使用情况相
比ꎬ可以在保证絮凝效果的同时ꎬ有效降低药剂用量ꎮ
关键词:聚合氯化铝ꎻ 阴离子聚丙烯酰胺ꎻ 絮凝ꎻ 埃洛石
ＰＡＣ 的高正电荷密度和 ＰＡＭ 的架桥作用ꎬ在 ４００ ｍＬ 的废水中分别加入 １. ０ ｍＬ 的 ＰＡＭ(０. ３％ ) 和 ２. ５ ｍＬ 的
ＰＡＣ(４％ ) ꎬ废水 ＣＯＤ 去除率达到 ７１. ５％ ꎮ 申丽芬等 [１３] 使用 ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ 复配ꎬ共同对垃圾渗透液进行预处
理ꎬ结果表明:ＰＡＣ 投加量为 １ ０５０ ｍｇ / Ｌ、ＰＡＭ 投加量 ０. ８ ｍｇ / Ｌ 时ꎬ垃圾渗透液中的 ＣＯＤ 去除率达到 ５０. ０４％ ꎬ
摘要:论文采用聚合氯化铝( ＰＡＣ) 和阴离子聚丙烯酰胺( ＰＡＭ) 两种絮凝剂ꎬ研究了二者协同絮凝埃洛石的行为ꎬ通
过浊度ꎬ红外光谱和絮团显微结构的观察ꎬ分析了二者协同絮凝埃洛石的机制ꎮ ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ 协同作用适宜絮凝条
件为:药剂总浓度 ３. ３３ ｋｇ / ｔꎬ药剂配比 ＰＡＣ∶ ＰＡＭ ＝ ３∶ １ꎬ搅拌时间 ９０ ｓꎬ沉降时间 １０ ｍｉｎꎮ 结果表明ꎬ先加入 ＰＡＣ 可
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｕｓｅꎬ ｉｔ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｐｏｌｙａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅꎻ ａｎｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅꎻ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎꎻ ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ
０ 引 言
埃洛石( Ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅꎬ简称 ＨＮＴｓ) ꎬ集中分布于我国的四川、贵州、陕西、云南等地 [１] ꎬ埃洛石有多种形态结
通讯作者:管俊芳ꎬ博士ꎬ副教授ꎮ Ｅ￣ｍａｉｌ:ｇｕａｎｊｆａｎｇ＠ １６３. ｃｏｍ
第４ 期
１２１５
郑佳敏等:ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ 协同絮凝埃洛石的行为研究
行混凝预处理ꎬ处理后废水 ＣＯＤ Ｃｒ 、ＢＯＤ５ 、悬浮物、浊度等污染指标得到大幅度下降ꎬ且可生化降解性能增
强ꎬ进一步提高了钻井液废水的处理效率ꎮ 杨二亮等 [１２] 将 ＰＡＣ￣ＰＡＭ 联合使用ꎬ对电镀废水进行处理ꎬ利用
构ꎬ其中最具有应用价值的是中空管状结构ꎬ因此埃洛石又叫埃洛石纳米管 [２] ꎬ其管壁由硅氧四面体和铝氧
八面体 １∶ １交替排列 [３] ꎮ 埃洛石纳米作为一种相对廉价的纳米材料逐渐在药物载体 [４￣５] 、吸附剂 [６] 、催化
剂 [７] 、材料增强 [８￣９] 等众多领域应用ꎮ 然而合理开发和利用埃洛石ꎬ首先需对埃洛的进行提纯ꎬ埃洛石矿加
ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｔｕｒｂｉｄｉｔｙꎬ ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ ( ＦＴＩＲ) ｓｐｅｃｔｒａ ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｔｈ ｆｌｏｃｃｕｌｅｎｔ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ. Ｔｈｅ
ｏｐｔｉｍｕｍ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ ａｒｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｍｅｄｉｃａｍｅｎｔ ３. ３３ ｋｇ / ｔꎬ ｒａｔｉｏ ｏｆ ａｇｅｎｔ ＰＡＣ ∶ ＰＡＭ ＝ ３ ∶ １ꎬ
( Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｗｕｈａｎ ４３００７０ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｗｏ ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓꎬ ＰＡＣ ａｎｄ ＰＡＭꎬ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ ａｎｄ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ
中图分类号:Ｐ５７４
文献标识码:Ａ
文章编号:１００１￣１６２５(２０２０)０４￣１２１４￣０５
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ ｂｙ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
Ａｇｅｎｔ ( ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ)
ＺＨＥＮＧ Ｊｉａｍｉｎꎬ ＧＵＡＮ Ｊｕｎｆａｎｇ
第 ３９ 卷 第 ４ 期
２０２０ 年 ４ 月
ＢＵＬＬＥＴＩＮ
ＯＦ
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ＣＨＩＮＥＳＥ
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ＣＥＲＡＭＩＣ
报
ＳＯＣＩＥＴＹ
Ｖｏｌ. ３９ Ｎｏ. ４
Ａｐｒｉｌꎬ２０２０
ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ 协同絮凝埃洛石的行为研究
郑佳敏ꎬ管俊芳
( 武汉理工大学资源与环境工程学院ꎬ武汉 ４３００７０)
工提纯中ꎬ脱水工艺是关键ꎬ适宜絮凝剂使用是影响选矿效率的主要因素ꎮ
论文选用的絮凝剂为聚合氯化铝( ＰＡＣ) 和阴离子聚丙烯酰胺( ＰＡＭ) ꎮ 聚合氯化铝( ＰＡＣ) [１０] ꎬ无机高分
子絮凝剂ꎬ与传统的无机絮凝剂相比具有稳定的絮凝性能ꎬ但是在分子量大小以及架桥能力上与有机高分子
絮凝剂相比仍有不小差距ꎮ 有机高分子絮凝剂用量少、沉降迅速ꎬ但有机高分子絮凝剂价格高限制了其应
用ꎮ 因此将无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂进行复配使用可以结合二者优势ꎬ同时弥补了 ＰＡＣ 分子
量小和 ＰＡＭ 价格高的缺点ꎬ是目前研究的热点之一ꎮ 邓磊等 [１１] 将 ＰＡＣ 和 ＰＡＭห้องสมุดไป่ตู้复合使用ꎬ对钻井液废水进
基金项目:武汉理工大学研究生自主创新研究基金(１９５２０８０１４)
作者简介:郑佳敏(１９９７￣) ꎬ女ꎬ硕士研究生ꎮ 主要从事非金属矿加工方面的研究ꎮ Ｅ￣ｍａｉｌ:５２２６００８５２＠ ｑｑ. ｃｏｍ
ｍｉｘｉｎｇ ｔｉｍｅ ９０ ｓꎬ ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｔｉｍｅ １０ ｍｉｎ. Ｔｈｅ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ ｉｎｃｌｕｄｓ ｔｈｅ ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ
ａｎｄ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ. Ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＡＣ ａｎｄ ＰＡＭ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｍｂｉｎｅ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ. Ｃｏｍｐａｒｅｄ
压缩埃洛石表面双电层ꎬ同时架桥作用产生小絮团ꎻ后加入 ＰＡＭꎬＰＡＭ 大分子链条可与多个 ＰＡＣ 产生的小絮团和
埃洛石连接ꎬ生成大絮团ꎬ发挥了网捕卷扫作用ꎻＰＡＣ 与 ＰＡＭ 复配使用ꎬ有效将二者优点结合ꎬ与单独使用情况相
比ꎬ可以在保证絮凝效果的同时ꎬ有效降低药剂用量ꎮ
关键词:聚合氯化铝ꎻ 阴离子聚丙烯酰胺ꎻ 絮凝ꎻ 埃洛石
ＰＡＣ 的高正电荷密度和 ＰＡＭ 的架桥作用ꎬ在 ４００ ｍＬ 的废水中分别加入 １. ０ ｍＬ 的 ＰＡＭ(０. ３％ ) 和 ２. ５ ｍＬ 的
ＰＡＣ(４％ ) ꎬ废水 ＣＯＤ 去除率达到 ７１. ５％ ꎮ 申丽芬等 [１３] 使用 ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ 复配ꎬ共同对垃圾渗透液进行预处
理ꎬ结果表明:ＰＡＣ 投加量为 １ ０５０ ｍｇ / Ｌ、ＰＡＭ 投加量 ０. ８ ｍｇ / Ｌ 时ꎬ垃圾渗透液中的 ＣＯＤ 去除率达到 ５０. ０４％ ꎬ
摘要:论文采用聚合氯化铝( ＰＡＣ) 和阴离子聚丙烯酰胺( ＰＡＭ) 两种絮凝剂ꎬ研究了二者协同絮凝埃洛石的行为ꎬ通
过浊度ꎬ红外光谱和絮团显微结构的观察ꎬ分析了二者协同絮凝埃洛石的机制ꎮ ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ 协同作用适宜絮凝条
件为:药剂总浓度 ３. ３３ ｋｇ / ｔꎬ药剂配比 ＰＡＣ∶ ＰＡＭ ＝ ３∶ １ꎬ搅拌时间 ９０ ｓꎬ沉降时间 １０ ｍｉｎꎮ 结果表明ꎬ先加入 ＰＡＣ 可
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｕｓｅꎬ ｉｔ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｐｏｌｙａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅꎻ ａｎｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅꎻ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎꎻ ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ
０ 引 言
埃洛石( Ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅꎬ简称 ＨＮＴｓ) ꎬ集中分布于我国的四川、贵州、陕西、云南等地 [１] ꎬ埃洛石有多种形态结
通讯作者:管俊芳ꎬ博士ꎬ副教授ꎮ Ｅ￣ｍａｉｌ:ｇｕａｎｊｆａｎｇ＠ １６３. ｃｏｍ
第４ 期
１２１５
郑佳敏等:ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ 协同絮凝埃洛石的行为研究
行混凝预处理ꎬ处理后废水 ＣＯＤ Ｃｒ 、ＢＯＤ５ 、悬浮物、浊度等污染指标得到大幅度下降ꎬ且可生化降解性能增
强ꎬ进一步提高了钻井液废水的处理效率ꎮ 杨二亮等 [１２] 将 ＰＡＣ￣ＰＡＭ 联合使用ꎬ对电镀废水进行处理ꎬ利用
构ꎬ其中最具有应用价值的是中空管状结构ꎬ因此埃洛石又叫埃洛石纳米管 [２] ꎬ其管壁由硅氧四面体和铝氧
八面体 １∶ １交替排列 [３] ꎮ 埃洛石纳米作为一种相对廉价的纳米材料逐渐在药物载体 [４￣５] 、吸附剂 [６] 、催化
剂 [７] 、材料增强 [８￣９] 等众多领域应用ꎮ 然而合理开发和利用埃洛石ꎬ首先需对埃洛的进行提纯ꎬ埃洛石矿加
ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｔｕｒｂｉｄｉｔｙꎬ ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ ( ＦＴＩＲ) ｓｐｅｃｔｒａ ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｔｈ ｆｌｏｃｃｕｌｅｎｔ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ. Ｔｈｅ
ｏｐｔｉｍｕｍ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ ａｒｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｍｅｄｉｃａｍｅｎｔ ３. ３３ ｋｇ / ｔꎬ ｒａｔｉｏ ｏｆ ａｇｅｎｔ ＰＡＣ ∶ ＰＡＭ ＝ ３ ∶ １ꎬ
( Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｗｕｈａｎ ４３００７０ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｗｏ ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓꎬ ＰＡＣ ａｎｄ ＰＡＭꎬ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ ａｎｄ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ
中图分类号:Ｐ５７４
文献标识码:Ａ
文章编号:１００１￣１６２５(２０２０)０４￣１２１４￣０５
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ ｂｙ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
Ａｇｅｎｔ ( ＰＡＣ ＋ ＰＡＭ)
ＺＨＥＮＧ Ｊｉａｍｉｎꎬ ＧＵＡＮ Ｊｕｎｆａｎｇ