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表面活性剂对村庄分散式聚驱污水絮凝效果的影响

范文

李斌刘尧

摘? ? ? 要：针对传统絮凝投加方法存在絮凝效果差的问题，设计了实验分析方法。配备相应的试剂与仪器，设计实验步骤，配置污水参数，合成絮凝剂，采用Bruker-Tensor27型号傅里叶红外光谱仪器进行分析，分析污水混浊程度和污水含量，评价絮凝剂效果。通过表面活性剂与温度、浓度相关变量条件下对污水絮凝效果影响展开分析，得出使用硫酸铝处理絮凝效果差，聚合氯化铝絮凝效果较好;并得出在一定温度范围内，污水絮凝效果随着温度升高而逐渐增加;随着表面活性剂浓度增加而污水絮凝效果变差的结论。通过对比分析结果可知，与传统分析方法相比，方法效果较好，为污水治理提供切实方案。

关? 键? 词：表面活性剂;村庄分散式聚驱污水;絮凝效果;傅里叶红外光谱仪器

中图分类号：X 741.03? ? ? ?文献标识码： A? ? ? ?文章编号： 1671-0460（2019）09-2044-04

Abstract： Aiming at the problem of poor flocculation effect of traditional flocculation dosing method， an experimental analysis method was designed. Corresponding reagents and instruments were selected， experimental steps were designed， sewage parameters were determined， the flocculant was synthesized， the treated wastewater was analyzed by Bruker-Tensor 27 Fourier transform infrared spectrometer， the degree of sewage turbidity and sewage content were also analyzed， and the effect of flocculants was evaluated. The influence of surfactant on the flocculation effect of sewage under the conditions of temperature and concentration-related variables was analyzed， it was concluded that the flocculation effect of aluminum sulfate was poorer and that the flocculation effect of polyaluminium chloride was better， the flocculation effect of sewage increased with the increase of temperature within a certain temperature range， and the flocculation effect of sewage became worse with the increase of surfactant concentration. By comparing the results of the analysis， it can be seen that the experimental analysis method in this paper is better than the traditional analysis method， and provides a practical scheme for sewage treatment.

Key words： Surfactant; Village dispersive polymer flooding sewage; Flocculation effect; Fourier infrared spectroscopy instrument

表面活性劑已经成为处理污水的重要絮凝手段，其可溶于水中，提高注入水黏度比，降低污水流度比，大幅度提高污水絮凝率。污水中会包含大量的残留物吸附在污水界面上，形成空间障碍，严重制约了污水之间的絮凝效果[1]。采用传统方法对污水表面进行单层和多层吸附时，大大降低了污水间的界面张力，使村庄分散式聚驱污水乳化极为严重[2]。与常规污水分离相比，表面活性剂在没有改变现有工艺基础上，在污水分离工艺中加入絮凝剂，加快了污水的分离[3]。

目前，关于村庄分散式聚驱污水处理问题，已经有部分研究人员展开了相关研究，研究絮凝剂对污水的处理效果以及影响污水处理效果的因素，如污水乳化稳定性、污水稳定性以及污水含污量的测试，但现有研究还不够全面。因此，本文在现有研究的基础上，研究表面活性剂对村庄分散式聚驱污水絮凝效果的影响作用，以此来为实际污水治理工作提供重要的参考价值。

1? 实验部分

1.1? 试剂与仪器

（1）试剂

① 聚合氯化铝（PAC），盐基度保持在50%～60%范围内;

② 聚丙烯酰胺（CPAM），相对分子质量为500×104 mg，其中阳离子度为25%，华瑞化工股份有限公司;

③ 聚合氯化铝铁（PACF），淄博万尊环保材料有限公司;

④ 聚合硫酸铝（PAS），清嵩源净水材料有限公司;

⑤ 丙烯酰胺，沈阳久野化工原料有限公司;

⑥ 丙烯酸，沈阳威克盾科技有限公司;

⑦ 乙二胺四乙酸二钠，苏州市荣振精细化有限公司;

⑧ 复合引发剂，实验室复配;

⑨ 村庄分散式聚驱污水含表面活性剂模拟污水[4]。

（2）仪器

高剪切混合乳化机—XR-A500-70S型号—上海沐轩实业有限公司;

光栅分光光度计—722型号—北京瑞格星科技有限公司;

电子天平—GL124-1SCN—赛多利斯科学仪器有限公司;

搅拌器—江苏金坛电热仪器有限公司[5]。

1.2? 方法

1.2.1? 模拟污水配置

按照表1所示矿化水化学成分进行污水配置。

在矿化水化学成分中加入表面活性剂，用乳化机在1 200 r/min下进行高速剪切，将剪切结果放入分液漏斗中，保持静置状态5 h，分离出下层隐含的污水用作实验研究，污水处理时间不会超过2 min[6]。

1.2.2? 絮凝剂合成

在一定体积四口烧瓶中加入配比好的混合剂，同时加入适量溶解助剂，搅拌使混合物完全溶解。在混合物中通入一定氮气，保证在一定转速下，以0.5 mL/min速度慢慢注入复合引发剂（K2S2O8- NaHSO3-AIBN），同时使水温升高到50 ℃，保证出现反应时间为4～6 h，将得到的胶体提纯，去除未反应的胶体，获取合成产物在恒温箱中烘干，并粉碎待用[7-9]。

1.2.3? 絮凝剂分析

利用Bruker-Tensor27型号傅里叶红外光谱仪器，分析絮凝剂IR谱，保证变化波数范围在300～3 000 cm-1。

1.2.4? 絮凝剂效果评价

按照《絮凝剂评定方法（SYT5796-93）》行业标准，现场取试验区块，将污水样品置于60 mL比色管中，并放入恒温水浴预热至设定温度即可。在比色管中加入絮凝剂，并利用玻璃棒进行搅拌，使絮凝剂与采出液充分混合，并重新將比色管放置在恒温水浴之中静置，30 min后观察污水混浊程度和含污量[10]。

（1）采出污水混浊程度：将污水放置在比色管之中，放置2 h候通过TUBR550T混浊仪器测试污水混浊程度。

（2）采出污水含量：使用765PC型号光分光度计测量含污量，以350 nm作为吸收波长。具体测量过程：使用移液管从试管中取出20 mL水，注入到分液漏斗中，加入5 mL 15%的NaCL溶液破乳，再使用55 mL石油萃取2次，使用紫外分光光度计在350 nm波长下测量吸光度，由此求取含污量[11]。

1.2.5实验方案

（1）获取浓度在0.25%表面活性剂界面张力值;

（2）采用切割小块方岩心进行自吸排污量测定，再将岩心浸泡在表面活性剂之中，再次进行自吸排污量测定;

（3）利用真空泵将岩心抽成真空状态，并保持在3 h以上，通过手摇泵饱和地层水，记录饱和水量;

（4）岩心进行饱和处理，记录保护污染量，放置在50 ℃恒温箱之中，并放置在8 h之上;

（5）全部实验溶液为“水驱95%+0.1 PV表面活性剂与后续水驱”：

方案1：0.35%污水磺酸盐与0.7%聚合物溶液;

方案2：0.35%甜菜碱与0.7%聚合物溶液;

方案3：0.35%十二烷基苯磺酸盐与0.7%聚合物溶液。

（6）按照方案进行治理污水实验，保持注入速度为0.3 mL/min，每隔25 min记录一次，并保持后续水驱含水率为99%。

2? 实验结果与分析

2.1? 表面活性剂本身对污水絮凝处理效果影响

采用30 mg/L表面活性剂模拟污水，保持水温为55 ℃，分别使用四种絮凝剂，依次为：聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝和硫酸铝，通过这四种絮凝剂对污水进行絮凝处理，结果如图1所示。

分析图1可知，采用上述四种无机絮凝剂对污水进行处理时，可以通过污水透光率看出污水絮凝效果。污水透光率随着溶剂量的增加，透光率呈现先增大后减小的现象，在溶剂量为400 mg/L时，无机絮凝剂并没有发挥作用。当溶剂量增加到1 000 mg/L时，污水透光率达到最大，此时使用表面活性剂处理村庄分散式聚驱污水效果达到最佳。

（1）聚合硫酸铝：当溶剂量为500 mg/L时，污水透光率为55%;当溶剂量为1 000 mg/L时，污水透光率达到最大为78%。但当溶剂量超过1 000 mg/L时，污水透光率逐渐降低。

（2）硫酸铝：当溶剂量为500 mg/L时，污水透光率达到最低为38%;当溶剂量为1 000 mg/L时，污水透光率达到最大为65%。但当溶剂量超过1 000 mg/L时，污水透光率逐渐降低。

（3）聚合氯化铝：当溶剂量为500 mg/L时，污水透光率达到最低为60%;当溶剂量为1 000 mg/L时，污水透光率达到最大为80%。但当溶剂量超过1 000 mg/L时，污水透光率逐渐降低。

（4）聚合氯化铝铁：当溶剂量为500 mg/L时，污水透光率达到最低为55%;当溶剂量为1 000 mg/L时，污水透光率达到最大为72%。但当溶剂量超过1 000 mg/L时，污水透光率呈现出逐渐降低的趋势。

根据上述数据分析可知，运用硫酸铝对污水进行处理的效果较差，主要原因为硫酸铝是小分子，且分子量较低，絮凝能力较差，因此与其它聚合无机盐相比污水处理效果较差。而聚合氯化铝絮凝效果最好，污水处理后透光率较高，主要是由于聚合硫酸铝水解成具有吸附作用的氢氧化铝胶体，促使水中胶体与混浊物相融合，产生吸附聚结效果。当絮凝剂加剂量较少时，絮凝作用并不理想，不能彻底去除水中所包含的污染物;当絮凝剂用量超过最佳用量时，水中电荷不会进行中和作用，导致絮凝效果下降。因此，只有絮凝剂用量达到最佳时，污水处理效果才会达到理想状态。

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