選煤廠在煤泥水澄清處理中，大多使用陰離子 型聚丙烯酰胺作為絮凝劑[1]。對於不同的煤泥水, 使用何種類型的聚丙烯酰胺最佳，其分子量如何影 響絮凝效果，不同的研宄者有不同的結論[12]。但 由於市場上除陰離子外的其他類型聚丙烯酰胺很少 有商品規模產品，這方麵的研宄也不多。該研宄采 用UV聚合法[34]實驗室合成了非離子、陰離子和 陽離子等類型的聚丙烯酰胺，探討了不同類型的聚 丙烯酰胺對煤泥水的絮凝效果與作用機理。

1聚丙烯釀胺類型簡介

聚丙烯酰胺按其側鏈所帶的官能團的不同可分 為非離子（PAM)、陰離子（FHP)和陽離子 (CPAM)等類型，其結構如圖1所示。

n_J o

H = £ CICIN

 

佧離Y-嘈（PAM)

 

陰離 fTUPHP)

圖13種類型聚丙烯酰胺的分子結構

gy, Huainan 232001,China)

聚丙烯酰胺的酰胺基（一CONH2)可與許多 物質親和、吸附形成氫鍵。高分子量的聚丙烯酰胺 在被吸附的粒子間形成橋聯，使數個甚至數十個粒 子連在一起，生成絮團，加速粒子下沉，這使它成 為最理想的絮凝劑。陰離子型（PHP)和陽離子型 (CPAM)除了有以上作用外，還能同水中的膠體 粒子或離子發生吸附、架橋及電性中和作用，形成 較大的絮凝物，使懸浮物沉降或浮上，從而達到淨 化水的目的。聚丙烯酰胺的類型不同，其作用機 理、絮凝效果及適宜的絮凝對象也不同。

2實驗部分

2.1儀器與試樣

采用581-G型光電比色計、電熱恒溫真空幹 燥箱、加熱磁力攪拌器、恒溫水浴裝置等。

不同類型聚丙烯酰胺對煤泥水的絮凝作用,試驗用煤泥水樣分別采自望峰崗選煤廠原生煤 泥和浮選尾煤，其粒度組成和灰分見表1。該煤樣 的特點是原生煤泥粒度大，灰分低，而浮選尾煤則 粒度細，灰分高。

表1煤泥粒度組成與灰分含量％

煤樣號粒度組成-灰分

及名稱500~ 200200~ 125125~ 75< 75

原生煤泥（1)27. 5126. 3611. 3234. 8122. 32

浮選尾煤（2)5 8022. 3025. 4046. 5068. 59

 

基金項目：安徽省教育廳自然科學基金重點資助項目 (2002kj284ZD)

絮凝劑采用光引發聚合技術[3]合成不同分子 量、不同水解度和不同陽離子度的聚丙烯酰胺。對

合成的3種性質的聚丙烯酰胺，通過測定其特性粘 數來表征其分子量，以水解度代表PHP的陰離子 特性，用陽離子度CD表征CPAM的陽離子性質。 特性粘數及水解度分別按GB12005. 1 - 89和 GB12005. 6- 89方法測定；CPAM的陽離子度用采 用提純-AgNOa滴定法測定。

2.2絮凝性能檢測

加入一定量的聚丙烯酰胺絮凝劑後，測定煤泥 水上層清液清晰界麵沉降200 mm時所需時間和絮 凝澄清後上層清液的透光率，來比較絮凝劑的作用 效果，沉降時間越短，透光率越大，澄清沉降效果 越好。為使問題簡化，采用一定時間煤泥水絮凝澄 清後的上層清液的透光率，來比較絮凝作用效果。

采用單因素試驗，操作步驟：取500 mL煤泥 水試樣裝入量筒中，加入一定量的藥劑，並雙向翻 轉量筒10回合後靜置，用秒表測定上清液清晰界 麵沉降200mm時所需時間，換算成沉降速度；用 光電比色計測上清液的透光率（澄清度）。

為了比較3種類型絮凝劑的絮凝效果，固定的 試驗條件為：煤泥水濃度50 g小聚丙烯酰胺絮凝 劑用量為10 g/m3。

3結果討論

3. 1聚丙烯酰胺分子量對絮凝效果的影響

在合成非離子型聚丙烯酰胺時，控製條件合成 了不同分子量的聚丙烯酰胺，不同類型聚丙烯酰胺對煤泥水的絮凝作用,其分子量分別為400 萬、600萬、800萬、1 000萬、1 200萬，該係列

聚丙烯酰胺試樣對煤泥水的絮凝結果如圖2a所示。 

40(

 

圖2聚丙烯酰胺對絮凝效果的影響

a-分子量對絮凝效果的影響；b-陰離子度與絮凝效果；陽離子型PAM的絮凝效果

o o o o o

08 6 4 2

1%/講采銜

100100

^ 80

|80■

原生煤泥浮選尾煤 掏7G/ 60 ■ 原生煤泥浮選尾煤 鉑

——————. 60111 40

 

從圖2a結果可見，非離子型聚丙烯酰胺的絮 凝效果（透光率）與其分子量有關，隨分子量增 大，對煤泥水的絮凝效果漸好。這是由於聚丙烯酰 胺的酰胺基（一CONH2)與煤泥粒子親和、吸附 形成氫鍵，同時高分子鏈在被吸附的粒子間形成橋 聯，因而非離子型聚丙烯酰胺的絮凝效果主要取決 於聚丙烯酰胺的分子量。但由於聚丙烯酰胺的溶解 性隨分子量的增大而降低，當分子量大於600萬 後，絮凝效果增加趨緩，大於800萬以後增加不明 顯。一般認為，用於煤泥水處理的聚丙烯酰胺絮凝 劑，其分子量為800萬左右比較合適。

從對2種煤泥水的絮凝效果看，對粒度大、灰 分低的原生煤泥沉降效果較好，而對粒度細灰分高 的浮選尾煤絮凝效果稍差，但差別很小，這種差別 主要是煤泥的粒度特性造成的。不同類型聚丙烯酰胺對煤泥水的絮凝作用,可以認為，非離子 型的聚丙烯酰胺對不同性能的煤泥水沒有選擇性或 選擇性很小。

3.2聚丙烯酰胺的陰離子度與絮凝效果

選取分子量在800萬左右的聚丙烯酰胺為原 料，改變介質的IH值，製備了陰離子度在10% ~ 50%的一係列陰離子型聚丙烯酰胺，該係列聚丙烯 酰胺的絮凝試驗結果如圖3所示。

 

原生煤泥浮選尾煤

圖3不同類型絮凝劑對煤泥水的影響 1 —陽離子CPAM; 2—非離子PAM; 3—陰離子PHP

從圖2b可以看出，聚丙烯酰胺的陰離子度影 響絮凝效果，煤泥水的透光率隨陰離子度增大而提 高，在陰離子度為30%時達到最大值，然後又隨 陰離子度的進一步提高而減小。陰離子型聚丙烯酰 胺對煤泥的沉降除了高分子絮凝作用外，還發生離子吸附、架橋及電性中和作用，當陰離子度在 30%時，這幾種作用疊加，達到絮凝效果最好。因 而用於煤泥水處理的聚丙烯酰胺陰離子度控製在 30%左右為宜。2種不同性能煤泥水的絮凝效果差 別很小，與非離子型PAM的效果類似，均是對粒 度大、灰分低的原生煤泥的絮凝效果好於粒度細、 灰分高的浮選尾煤。

3. 3陽離子型聚丙烯酰胺的絮凝效果

陽離子型聚丙烯酰胺的合成有一定難度，而且 價格高，一般用於膠體含量高、色度大的廢水處 理，很少用於煤泥水沉降。采用光引發聚合法合成 了分子量在700萬左右，陽離子度為5% ~ 25%的 一係列陽離子型聚丙烯酰胺對煤泥水的絮凝效果如 圖2c所示。陽離子型聚丙烯酰胺對2種煤泥水的 絮凝效果差別較大，對粒度細灰分高的浮選尾煤絮 凝效果好於粒度大灰分低的原生煤泥，這是由於粒 度細灰分高的浮選尾煤中富含高嶺土等矽酸鹽類膠 體粒子，該類膠體粒子表麵帶有較強的負電荷。這 時，聚丙烯酰胺的作用除了前麵討論的吸附、架橋 和絮凝外，電性中和起了主要作用。因而陽離子型 聚丙烯酰胺適合處理粒度細、灰分高的浮選尾煤。 陽離子度在10% ~ 20%時絮凝效果最好，陽離子 度進一步提高，不同類型聚丙烯酰胺對煤泥水的絮凝作用,其高密度電荷的幹擾使其架橋和絮 凝作用降低，而且高陽離子度的聚丙烯酰胺合成困 難。一般情況下，聚丙烯酰胺的陽離子度在5% ~ 10%即可。

3. 4 3種類型聚丙烯酰胺的絮凝效果比較

在以上試驗的基礎上，選取了 3種聚丙烯酰胺 中絮凝效果較好的樣品，進行了對比試驗，3種聚 丙烯酰胺對煤泥水的絮凝效果如圖3所示。

對粒度大、灰分低的原生煤泥，陰離子型聚丙 烯酰胺的絮凝效果最好，透光率達90%，其次是 陽離子型聚丙烯酰胺，透光率為83%，均能滿足 煤泥水處理要求。而對粒度細、灰分高的浮選尾煤 而言，陽離子型聚丙烯酰胺絮凝效果最好，透光率 為93%，陰離子型聚丙烯酰胺稍差，為88%，也 完全達到了煤泥水處理的要求。非離子型聚丙烯酰 胺對2種煤泥的絮凝效果都較差，分別為78%和 72%，一般不提倡單獨使用非離子型聚丙烯酰胺作 為煤泥水處理劑。

4結 語

不同類型的聚丙烯酰胺，其絮凝效果有差別。 對煤泥水處理而言，不同類型聚丙烯酰胺對煤泥水的絮凝作用,聚丙烯酰胺的分子量為800萬 左右比較合適，同時要考慮煤泥水的性質，選擇不 同類型的聚丙烯酰胺，調整其陰離子度或陽離子 度。在選煤廠，一般情況下采用陰離子型聚丙烯酰 胺絮凝劑即可達到要求，但對灰分高、粒度細的難 沉降煤泥水，適宜采用陽離子型的聚丙烯酰胺作為 絮凝劑。