مستحلب بولي أكريلاميد كاتيوني لمعالجة مياه الصرف الصحي

إن الأساس المنطقي لاختيار الوزن الجزيئي لبولي أكريلاميد البوليمر المشترك (بام) وفقًا لخصائص الحمأة هو مطابقة قابلية تشتت جزيئات الحمأة، ونسبة الماء المرتبط بها، وخصائص السطح، ولزوجة جزيئات الحمأة. ومن خلال موازنة قدرة بولي أكريلاميد البوليمر المشترك على الربط (دي دي اتش) ولزوجة المحلول (دددددد) في مياه الصرف الصحي، يمكن تحقيق كفاءة في التكتل وتجفيف المياه. 

1. تركيز الحمأة (اس اس، محتوى المواد الصلبة المعلقة) يحدد تركيز الحمأة بشكل مباشر المسافة بين الجسيمات وصعوبة الخلط، وهو الأساس الأساسي لاختيار الوزن الجزيئي: 

الحمأة منخفضة التركيز

الخصائص: الجسيمات متفرقة، شديدة التشتت، والمسافة بينها كبيرة. تتطلب سلاسل جزيئية طويلة ربط الجسيمات المتفرقة في كتل. 

الوزن الجزيئي المناسب لمستحلب بوليمر البولي أكريلاميد: وزن جزيئي مرتفع (18 - 25 مليون). 

السبب: يمكن لبولي أكريلاميد البوليمري طويل السلسلة أن يمتص جزيئات متعددة عبر مسافة أكبر، مما يشكل تكتلات كبيرة ومضغوطة (حجم الجسيمات 1-3 مم)، مما يؤدي إلى تسريع الترسيب أو تجفيف المياه. 

الحمأة متوسطة التركيز (1% ≤ اس اس ≤ 5%، مثل الحمأة المختلطة البلدية) 

الخصائص: كثافة الجسيمات معتدلة، مع جزيئات متفرقة وعدد قليل من التكتلات الطبيعية. من الضروري تحقيق التوازن بين قابلية الربط وانسياب المحلول. الوزن الجزيئي المناسب لبولي أكريلاميد البوليمري: وزن جزيئي متوسط (12-18 مليون).

السبب: يمكن للسلاسل متوسطة الطول مراعاة كلٍّ من ترابط الجسيمات والخلط المنتظم، مما يتجنب اللزوجة العالية لبولي أكريلاميد البوليمري عالي الوزن الجزيئي، مما يتسبب في انسداد موضعي (احتجاز الماء داخل الكتل) أو عدم كفاية ربط بولي أكريلاميد البوليمري منخفض الوزن الجزيئي (بام) في استخدامات مياه الصرف الصحي. بالنسبة للحمأة البلدية (اس اس = 3%)، فإن استخدام بولي أكريلاميد البوليمري بوزن جزيئي 15 مليون، يكون محتوى الرطوبة في كعكة الترشيح أقل بنسبة 3%-5% من محتوى رطوبة بولي أكريلاميد البوليمري بوزن جزيئي 20 مليون. 

الحمأة عالية التركيز (اس اس سسسسس 5%، مثل الحمأة الكيميائية، والحمأة المستخدمة في صناعة الورق)

الخصائص: الجسيمات كثيفة ولزجة للغاية (تشبه المعجون)، ويواجه بولي أكريلاميد البوليمري صعوبة في اختراق الداخل، ويشكل بسهولة طبقة "shell" على السطح (تتكتل الطبقة الخارجية فقط، ولا يمكن فصل الماء الداخلي). 

الوزن الجزيئي المناسب لبوليمر البولي أكريلاميد: الوزن الجزيئي المنخفض (8 - 12 مليون). 

السبب: يتميز بولي أكريلاميد البوليمر قصير السلسلة بلزوجة منخفضة (عند نفس التركيز، تبلغ لزوجة بولي أكريلاميد البوليمر قصير السلسلة 8 ملايين وزن جزيئي ثلث لزوجة بولي أكريلاميد البوليمري قصير السلسلة (بام) ذي الوزن الجزيئي 20 مليون)، مما يسمح له بالتغلغل بسرعة داخل الحمأة، وامتصاص الجسيمات بالتساوي، وتجنب الانغلاق السطحي. بالنسبة لنوع معين من حمأة صناعة الورق (اس اس = 6%)، فإن استخدام بولي أكريلاميد البوليمري قصير السلسلة ذو الوزن الجزيئي 10 ملايين يُقلل من زمن الذوبان بنسبة 50% ويزيد من كفاءة التجفيف بنسبة 20% مقارنةً بمستحلب بولي أكريلاميد البوليمري ذي الوزن الجزيئي 18 مليون. 

2. محتوى المادة العضوية (نسبة مقابل/تي اس) 

يعكس محتوى المادة العضوية نسبة الكتل البيولوجية (مثل EPS) في الحمأة، مما يؤثر بشكل مباشر على خصائص سطح الجسيمات ونسبة الماء المرتبط بها: 

الحمأة ذات المادة العضوية العالية (مقابل/تي اس سسسسس 60%، مثل الحمأة المنشطة الزائدة، والحمأة البلدية)

الخصائص: يحتوي على كمية كبيرة من البوليمرات خارج الخلية (EPS)، مع جزيئات دقيقة (حجم الجسيمات < 50 ميكرومتر)، ونسبة عالية من الماء المرتبط (> 30٪)، وشحنات سلبية قوية على السطح، ويسهل تشتيت. 

الوزن الجزيئي المناسب لمستحلب بوليمر البولي أكريلاميد: وزن جزيئي متوسط مرتفع (15 - 22 مليون).

السبب: يتطلب الحاجز الغرواني دي دي اتش المُكوّن بواسطة EPS مستحلب بوليمر بولي أكريلاميد طويل السلسلة لاختراقه. بفضل قدرة ربط أقوى، يُكسر استقرار الغرواني، وتتكتل الجسيمات الدقيقة في كتل مقاومة للقص. على سبيل المثال، بالنسبة للحمأة الزائدة البلدية (مقابل/تي اس = 70%)، باستخدام مُركّب سائل كاتيوني بوزن جزيئي 18 مليون (درجة أيونية 30%) ومعالجته باستخدام لجنة العمل السياسي، تنخفض درجة ثبات السائل العلوي بعد تجفيفه بالطرد المركزي من 200 ملغم/لتر إلى 80 ملغم/لتر.

الحمأة منخفضة المادة العضوية (مقابل/تي اس < 40%، مثل الحمأة غير العضوية، حمأة حجرة الحصى)

الخصائص: تتكون بشكل أساسي من جزيئات غير عضوية (رمل، تربة، معادن)، مع جزيئات خشنة (حجم الجسيمات سسسسس 100 ميكرومتر)، ومياه أقل ارتباطًا، وشحنات سطحية ضعيفة، ويسهل ترسيبها بشكل طبيعي. 

الوزن الجزيئي المناسب للسائل المتكتل الكاتيوني: الوزن الجزيئي المتوسط المنخفض (8-15 مليون).

السبب: الجسيمات نفسها سهلة التكتل، ولا تتطلب سلاسل جزيئية طويلة جدًا. تُحقق السلاسل القصيرة لمادة التكتل السائل الكاتيوني منخفض الوزن الجزيئي المتوسط اتصالًا فعالًا، كما أن خاصية اللزوجة المنخفضة تُجنّب انسداد قماش الترشيح. بالنسبة لنوع معين من حمأة المناجم (مقابل/تي اس = 30%)، فإن استخدام مادة تكتل سائل أنيونية بوزن جزيئي 10 ملايين، يُحسّن سرعة الترشيح بالضغط بنسبة 25% مقارنةً ببولي أكريلاميد بام بوزن جزيئي 18 مليون في استخدامات مياه الصرف الصحي. 

3. حجم الجسيمات والمساحة السطحية النوعية كلما كانت الجسيمات أدق والمساحة السطحية النوعية أكبر، كلما كانت السلاسل الجزيئية اللازمة لتغطية الجسيمات وتوصيلها أطول.

حمأة الجسيمات الدقيقة (حجم الجسيمات < 50 ميكرومتر، مثل الحمأة الكيميائية الحيوية، حمأة الطباعة والصباغة)

الخصائص: يتميز بمساحة سطح نوعية كبيرة (1000 سم²/جم)، وطاقة سطحية عالية، ويمتص جزيئات الماء بسهولة لتكوين غرواني مستقر. يتطلب كسر هذا الاستقرار قوة ربط قوية. 

الوزن الجزيئي المناسب لمستحلب بوليمر البولي أكريلاميد: وزن جزيئي متوسط مرتفع (15 - 20 مليون). 

 حمأة الجسيمات الخشنة (حجم الجسيمات 100 ميكرومتر، مثل حمأة حجرة الحصى، حمأة صناعة الفولاذ)

المميزات: تتمتع بمساحة سطحية نوعية صغيرة (< 500 سم²/جم)، كما أن الجسيمات سهلة الاصطدام والتكتل، مع انخفاض الطلب على طول سلسلة الجسر.

الوزن الجزيئي المناسب لمستحلب بوليمر البولي أكريلاميد: الوزن الجزيئي المنخفض إلى المتوسط (8 - 15 مليون). 

4. قيمة الرقم الهيدروجيني والبيئة الأيونية 

ستؤثر قيمة الرقم الهيدروجيني والقوة الأيونية للطين على الذوبان واستقرار الشحنة وقدرة الامتصاص لمستحلب البوليمر بولي أكريلاميد، مما يؤثر بشكل غير مباشر على اختيار الوزن الجزيئي. 

الحمأة شديدة الحموضة (درجة الحموضة < 4، مثل الحمأة المستخدمة في التخليل الكيميائي)

الخصائص: تركيز H⁺ مرتفع، مما قد يسبب تحلل بام الأنيوني (كسر السلسلة الجزيئية)، ويكون السائل المتكتل الكاتيوني أكثر استقرارًا في البيئة الحمضية.

الوزن الجزيئي المناسب لمستحلب بوليمر بولي أكريلاميد: الوزن الجزيئي المتوسط (12 - 16 مليون) (لتجنب كسر السلسلة وفشل السائل المتكتل الكاتيوني عالي الوزن الجزيئي في البيئة الحمضية). 

السبب: السلاسل متوسطة الطول أكثر استقرارًا في البيئة الحمضية ويمكنها تلبية متطلبات الجسر الأساسية في نفس الوقت. 

الحمأة القلوية القوية (درجة الحموضة سسسسس 10، مثل الحمأة المعالجة بالجير)

الخصائص: يعمل أوه⁻ على تعزيز صلابة جزيئات الحمأة (مثل جزيئات كا(أوه)₂ المتكونة من الجير)، كما أن هناك حاجة إلى سلسلة طويلة من البولي أكريلاميد بام في استخدامات مياه الصرف الصحي لربط الجزيئات الصلبة المتفرقة. 

الوزن الجزيئي المناسب: الوزن الجزيئي العالي (20 - 25 مليون). 

الحمأة عالية الملوحة (مثل حمأة تحلية المياه، حمأة مياه الصرف الصحي المخللة)

الخصائص: تعمل القوة الأيونية العالية على ضغط الطبقة الكهربائية المزدوجة، وتكون الجسيمات سهلة التكتل ولكن الكتل تكون فضفاضة، وتكون هناك حاجة إلى طول سلسلة مناسب لتعزيز قوة الكتل. 

الوزن الجزيئي المناسب للسائل المتكتل الكاتيوني: الوزن الجزيئي المتوسط (12 - 18 مليون) (لتجنب الزيادة غير الطبيعية في اللزوجة للسائل المتكتل الكاتيوني عالي الوزن الجزيئي بسبب التمليح).

السمات الخاصة بالصناعة:

سمات أخرى:

القدرة على التوريد:

مهلة:

ورشة التوليف جيوفانغ التكنولوجيا

مختبر جيوفانغ