聚丙烯酰胺对煤泥絮凝体脱水性能的影响

焦小淼，黄志苹，谢　勇，王东辉

（中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京　100083）

聚丙烯酰胺对煤泥絮凝体脱水性能的影响

焦小淼，黄志苹，谢勇，王东辉

（中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京100083）

摘要：以某选煤厂的细粒煤泥为研究对象，研究了聚丙烯酰胺（PAM）药剂量对煤泥絮凝体含水率的影响。结果表明：煤泥絮凝体含水率随PAM药剂量的增大，先减小后增加；PAM药剂量为175g/t时，煤泥絮凝体的含水率最低，为35.65%，PAM药剂量在150g/t—200g/t时，适合脱水。

关键词：煤泥絮凝；脱水性能；絮凝体含水率

煤泥水处理一直是选煤界的关键和难点，众多学者[1-6]依据煤泥水絮凝评价指标进行了大量研究。然而，这些研究的重点都集中在煤泥水沉降絮凝过程中上清液浊度或透光率、浑液面的沉降速度以及沉降物的体积或高度，而对絮凝体的性能研究甚少。在污水处理领域，国内学者[7-8]主要将聚丙烯酰胺处理后的絮凝体作为研究的重点，研究了絮凝剂对污泥絮凝体脱水性能的影响。因此，本文通过实验研究了PAM絮凝剂对煤泥絮凝体含水率的影响规律。

1　实验部分

1.1试样及试剂

筛取某选煤厂-0.008mm的细粒煤泥作为试验样品，其灰分为47.11%，将其配成浓度为40g/l的煤泥水。选用分子量为800万的阴离子型PAM为试剂。

1.2实验方法

在室温下，PAM用量分别为50g/t、100g/t、150g/t、200g/t、250g/t、300g/t、350g/t。向煤泥水中分别添加PAM药剂后恒速搅拌1min，静置3min，然后倒掉上清液，将絮凝体倒入如图1所示的重力脱水装置中，内垫双层滤纸，通过旋塞控制脱水过程，测定絮凝体在自重脱水第1min、第2min、第3min的滤液质量并记录。

煤泥絮凝体脱水3min后在真空度

图1　自重脱水装置示意图

为0.01Mpa下抽滤1min，然后将取出的煤泥絮凝体置于干燥皿中，于烘箱中105℃恒温烘干至恒重，冷却后称质量，最后测定絮凝煤泥灰分。

1.3絮凝体含水率的计算

计算出絮凝体自重脱水1min、2min、3min的脱水质量m1、m2、m3及絮凝体干燥脱水质量m4及干燥后絮凝煤泥质量m5。絮凝体含水率的计算公式如下所示：

w0=[（m1+m2+m3+m4）/（m1+m2+m3+m4+m5）]×100%

w1=[（m2+m3+m4）/（m2+m3+m4+m5）]×100%

w2=[（m3+m4）/（m3+m4+m5）]×100%

w3=[m4/（m4+m5）]×100%

式中w0、w1、w2、w3分别为絮凝体脱水0min、1min、2min、3min后的含水率；m1、m2、m3分别为絮凝体脱水1min、2min、3min后脱掉水的质量，m4和m5分别是絮凝体干燥脱水质量和絮凝煤泥质量。

2　结果与讨论

2.1脱水时间对煤泥絮凝体含水率的影响

煤泥絮凝体含水率与自重脱水时间的关系如图2所示。

由图2中可知：

图2　絮凝体含水率与脱水时间的关系

（1）不同药剂量下煤泥絮凝体的含水率随脱水时间的延长而降低，在脱水初期，含水率降低较快，中期降低缓慢，但在后期又快速下降。分析认为初期脱去的多为较易脱去的游离水及间隙水，中期脱去的水应为表面吸附水和毛细结合水；到后期时，絮凝体的结构坍塌，致使絮凝体含水率迅速降低。

（2）在脱水初始时刻，不同药剂量下絮凝体的含水率不相同，这是因为药剂添加量不同，静置相同时间后上清液的高度不同，倒掉的上清液量不同所致。

2.2抽滤含水率

絮凝体的含水率与PAM药剂量的关系如图3所示。

图3　絮凝体含水率与药剂量的关系

由图3中可知，随药剂量的增加，絮凝体含水率先降低后增加，当药剂量为175g/t时絮凝体含水率达到最低，为35.65%。PAM添加量在150g/t～200g/t时，适合脱水。根据高分子絮凝剂的“吸附架桥”机理，PAM加入煤泥水中，其中某些基团先吸附在胶体粒子表面，其余部分伸向溶液，当高分子浓度适当时，其伸展的部分会在另一个有吸附空位的颗粒表面进行吸附，此时絮凝剂分子在两颗粒间起架桥作用，通过架桥方式将两个或更多颗粒连在一起形成絮团；然而，当高分子絮凝剂浓度过高时，形成的絮团之间发生粘连，反而使脱水变得困难，絮凝体含水率较高；当溶液中高分子絮凝剂浓度小，基团只能吸附一部分胶体粒子，絮凝效果不理想，絮凝体的空隙结构多被胶体粒子填充脱水困难，故含水率也较高。

3　结论

某选煤厂40g/l的细粒煤泥水在PAM药剂量为175g/t时，煤泥絮凝体的含水率最低，为35.65%；PAM药剂量在150g/t～200g/t时，适合脱水。

参考文献：

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[2]王光辉，陈雪，匡亚莉等.基于模型体系的煤泥水絮凝沉降过程研究[J].煤炭工程，2012（02）：92～95.

[3]周仲维，陈开发，章永青等.磨心坡选煤厂煤泥水絮凝沉降试验的研究与实践[J].矿业安全与环保，2009（02）：52～53.

[4]匡亚莉，亓欣，邓建军等.选煤厂高泥化煤泥水絮凝沉降实验[J].洁净煤技术，2010（03）：9～13.

[5]徐初阳，王少会.絮凝剂和凝聚剂在煤泥水处理中的复配作用[J].矿冶工程，2004（06）：41～43.

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[9]邹鹏，宋碧玉，舒丽芬.高分子絮凝剂对污泥脱水性能的影响[J].化工环保，2004（24）：114～116.

作者简介：焦小淼（1988—），男，河南南阳人，研究生，主要从事：工业废水方面的研究。