不同陰離子度聚丙烯酰胺與硫酸鋁協(xié)同作用對(duì)煤泥水沉降處理效果的

1、2011年 第5期 廣 東 化 工 第38卷 總第217期 · 129 ·不同陰離子度聚丙烯酰胺與硫酸鋁協(xié)同作用對(duì)煤泥水沉降處理效果的實(shí)驗(yàn)研究夏仁專(貴州盤江煤電集團(tuán)多經(jīng)公司 化工車間，貴州 盤縣 553537摘 要聚丙烯酰胺是現(xiàn)目前被廣泛使用的一種水處理劑，而陰離子型聚丙烯酰胺在煤泥水處理過程中由于其投加量小、成本低且效果明顯而著稱。陰離子度是考量陰離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)品質(zhì)量和成本的一個(gè)重要指標(biāo)之一。文章簡(jiǎn)要介紹了不同陰離子度的聚丙烯酰胺與硫酸鋁協(xié)同作用對(duì)煤泥水沉降處理的效果，為PAM 的選用提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞聚丙烯酰胺；陰離子度；硫酸鋁；協(xié)同作用；煤泥水；沉降；處理中圖分

2、類號(hào)TQ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)1007-1865(201105-0129-02PAM and Different Anion Degrees of Alumina Synergy Slime Water FallingTreatment Effect Experimental StudyXia Renzhuan(Guizhou Essay by Coal GroupCompany Chemical Workshop, Panxian 553537, ChinaAbstract: PAM is widely used at present a kind of water treatment a

3、gent, and anionic polyacrylamide in type of slime water treatment process because its dosing quantity is small, low cost and effect was obvious and celebrated. Anionic degrees are to consider anion type polyacrylamide product quality and cost a crucial indicator. The paper briefly introduces the dif

4、ferent anion degrees PAM and vitriolic synergy of slime water falling processing to the selection of PAM effect so as to provide the basis.Keywords: Polyacrylamide ；anion level；aluminum sulfate；synergy ；the slime water of wash coal；settlement dispose1 概述1.1名詞解釋：陰離子度；協(xié)同作用文章所說的“陰離子度”是指兩相單體聚合法中丙烯酸鈉的摩爾數(shù)

5、所占體系內(nèi)單體總摩爾數(shù)的百分比。文章所說的“協(xié)同作用”是指聚丙烯酰胺與硫酸鋁配合使用對(duì)煤泥水處理時(shí)的添加順序。聚丙烯酰胺是目前被廣泛使用的一種水處理劑，它被分為陰離子型、陽離子型以及非離子型三種，對(duì)于煤泥水處理來說，陰離子型聚丙烯酰胺是被最廣泛使用的一種。陰離子度是考量陰離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)之一，總所周知，近年來各行業(yè)原材料價(jià)格是一漲再漲，很多生產(chǎn)廠家都在想方設(shè)法降低產(chǎn)品成本，對(duì)于陰離子型聚丙烯酰胺的生產(chǎn)來說，降低陰離子度就是最直接的降低生產(chǎn)成本，然而，到底多大陰離子度的聚丙烯酰胺對(duì)煤泥水處理來說是既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠的呢？這里將使用不同陰離子度的聚丙烯酰胺通過大量的煤泥水沉降實(shí)驗(yàn)來

6、闡述并證明這個(gè)問題。2 煤泥水水質(zhì)特性分析2.1 兩種不同地質(zhì)年代煤泥水的一般性質(zhì)分析煤泥水是一種復(fù)雜的多分散體系，它有一些粒度、形狀、密度、巖相等不同的顆粒，以不同的比例混合而成，煤泥水大致可分為兩類：一類是由地質(zhì)年代較長(zhǎng)，煤質(zhì)較好的原煤在洗選時(shí)所產(chǎn)生的煤泥水，其中最具代表的是無煙煤煤泥水，另一類是由地質(zhì)年代較短，煤質(zhì)較差，灰分和雜質(zhì)含量較高的原煤在洗選時(shí)所產(chǎn)生的煤泥水，其中最具代表性的是長(zhǎng)焰煤煤泥水，現(xiàn)分別對(duì)上述兩種最具代表性的長(zhǎng)焰煤煤泥水和無煙煤煤泥水的一般性質(zhì)進(jìn)行常規(guī)分析，分析結(jié)果如表1所示。表1 不同地質(zhì)年代煤泥水的一般性質(zhì)常規(guī)分析Tab.1 Common analysis of n

7、ature of slurry in different time-1 pH 電位/mV密度/(g·cm-3 長(zhǎng)焰煤煤泥水 1265416135 7.708.25 -55-83 1.135 無煙煤煤泥水 7721165 7.728.10 -32-51 1.042通過表1的常規(guī)分析可知，兩種最具代表性的煤泥水均呈弱堿性，都帶有一定的負(fù)電荷，但是他們的SS 值相差較大，且密度也存在一定的差異。2.2 兩種不同地質(zhì)年代煤泥礦物組分分析煤泥水經(jīng)沉降、過濾、干燥后得到干煤泥，煤泥的成分很復(fù)雜，各選煤廠煤泥的礦物組成以及巖相特征都不一樣1，現(xiàn)對(duì)上述兩種最具代表性的長(zhǎng)焰煤煤泥和無煙煤煤泥進(jìn)行礦物組

8、分分析，分析結(jié)果如表2所示。表2 不同地質(zhì)年代代表干煤泥的礦物組分分析Tab.2 Mineral components analysis of dry coal present in different time項(xiàng)目 游離C 化合C SiO2 Al2O 3 Fe2O 3 CaOMgO 其他長(zhǎng)焰煤煤泥水 11.25 15.65 45.1320.17 3.18 2.771.35 1.54 無煙煤煤泥水 6.05 6.54 42.0536.12 3.57 4.402.35 2.20由表2可知，最具代表性的兩種煤泥的礦物組分的主要成分都是SiO 2和Al 2O 3，其他組分含量較少，其中SiO 2的含

9、量都是在40 %以上。通過以上分析可知，不同煤質(zhì)的煤泥水由于原煤性質(zhì)的差異，它們的性質(zhì)也有很大的差別，但是，不同煤質(zhì)的煤泥水的性質(zhì)也存在一定的共性，主要表現(xiàn)為：表面都帶有一定的負(fù)電荷，煤泥礦物組分的主要成分相似。收稿日期 2011-04-02作者簡(jiǎn)介 夏仁專(1980-，男，貴州盤縣人，主要研究方向?yàn)榫郾０飞a(chǎn)技術(shù)，煤泥水處理。3 實(shí)驗(yàn)部分3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)硫酸鋁與聚丙烯酰胺配合使用，采用先加硫酸鋁與后加硫酸鋁兩種方法，對(duì)比分析陰離子度分別為5、10、17、25的四種聚丙烯酰胺與硫酸鋁協(xié)同作用對(duì)煤泥水沉降效果的影響。 3.2 實(shí)驗(yàn)器材高精度電子天平(或電子稱 ，燒杯，帶加熱的磁力攪拌器量筒等

10、。3.3 實(shí)驗(yàn)材料及藥品陰離子型聚丙烯酰胺：陰離子度分別為5、10、17、25四份，貴州盤江煤電多種經(jīng)營(yíng)開發(fā)有限公司化工車間生產(chǎn)。煤泥水樣品：桶裝若干，貴州盤江煤電集團(tuán)(現(xiàn)貴州盤江煤電精煤股份有限公司 所屬礦區(qū)洗煤廠火鋪礦洗煤廠、金佳礦洗煤廠、老屋基礦洗煤廠、月亮田礦洗煤廠等現(xiàn)場(chǎng)取樣。 3.4 實(shí)驗(yàn)步驟方法及過程描述第一步：使用上述不同陰離子度的聚丙烯酰胺配制成0.2 %的水溶液，標(biāo)識(shí)備用。第二步：配制10 %硫酸鋁水溶液，標(biāo)識(shí)備用。第三步：用1000 mL量筒兩只，同時(shí)量取相同體積的煤泥水樣品，采用先加硫酸鋁和后加硫酸鋁兩種方法分別對(duì)不同陰離子度的聚丙烯酰胺進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)過程中

11、所產(chǎn)生的現(xiàn)象。3.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及現(xiàn)象記錄(見表3 表3 貴州盤江礦區(qū)各洗煤廠煤泥水沉降實(shí)驗(yàn)記錄Tab.3 Settlement experimental record of slurry in several coal washing plant of Guizhou Panjiang單位火鋪礦洗煤廠(煤泥水取樣300 mL，0.2 % PAM 15 mL，10 %硫酸鋁1.5 mL 先加硫酸鋁后加硫酸鋁上層下層上層下層 序號(hào)陰離子度高mL水質(zhì) 描述高mL絮凝效果描述高mL水質(zhì) 描述高mL 絮凝效果描述1 5 70 清澈 230 沉降快，效果較好 70 清澈 230 沉降快，效果較好 2 10

12、 50 較清澈 250沉降快，效果較好 60 清澈 240 沉降快，效果較好3 17 60 清澈 240 沉降慢，效果較好 80 渾濁 220 沉降慢，效果一般 4 25 50 清澈 250 沉降慢，效果一般 50 較渾濁 250 沉降慢，效果一般單位金佳礦洗煤廠(煤泥水取樣300 mL，0.2 % PAM 15 mL，10%硫酸鋁1.5 mL 先加硫酸鋁后加硫酸鋁上層下層上層下層 序號(hào)陰離子度高mL描述高mL絮凝效果描述高mL描述mL 絮凝效果描述1 5 50 清澈 250 沉降快，效果較好 50 渾濁 250 沉降快，效果較好 2 10 50 清澈 250 沉降快，效果較好 50 清澈 2

13、50 沉降快，效果較好 3 17 50 渾濁 250 沉降慢，效果一般 50 清澈 250 沉降慢，效果一般 4 25 50 渾濁 250 沉降慢，效果一般 50 渾濁 250 沉降慢，效果一般單位老屋基礦洗煤廠(煤泥水取樣600 mL，0.2 % PAM 15 mL，10 %硫酸鋁1.5 mL先加硫酸鋁后加硫酸鋁上層下層上層下層 序號(hào)陰離子度高mL水質(zhì)描述高mL絮凝效果描述高mL水質(zhì) 描述高mL 絮凝效果描述1 5 100 清澈 500 沉降快，效果較好 100 渾濁 500 沉降慢，效果較好 2 10 120 清澈 480 沉降快，效果較好 150 渾濁 450 沉降慢，效果較好 3 17

14、 130 清澈 370 沉降慢，效果一般 未見絮凝效果 4 25 未見絮凝效果 140 清澈 460 沉降慢，效果較好單位月亮田礦洗煤廠(煤泥水取樣400 mL，0.2 % PAM 15 mL，10 %硫酸鋁1.5 mL先加硫酸鋁后加硫酸鋁上層下層上層下層 序號(hào) 陰離子度高mL水質(zhì) 描述高mL絮凝效果描述高mL水質(zhì)描述高mL絮凝效果描述1 5 150 清澈 250 沉降快，效果較好 200 清澈 200 沉降快，效果一般 2 10 150 清澈 250 沉降快，效果較好 200 清澈 200 沉降快，效果一般 3 17 150 清澈 250 沉降快，效果較好 150 清澈 250 沉降快，效果

15、一般 4 25 150 清澈 250 沉降快，效果較好 150 清澈 250 沉降快，效果一般實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)：通過對(duì)實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)先加硫酸鋁比后加硫酸鋁效果較好，且隨著陰離子的增加煤泥水沉降處理效果會(huì)變差。(下轉(zhuǎn)第92頁表1 低沸點(diǎn)溶劑篩選實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.1 The effect of low boiling point solvents on reaction編號(hào) 低沸點(diǎn)溶劑 轉(zhuǎn)化率/% 收率/%A 1,2-二氯乙烷 100 50.4 二甲基亞砜 94.5 27.1 B C 二甲苯 96.7 51.0 D 苯甲醚 100 49.4 E DMC 98.2 58.8 F 四氯化碳 93.

16、2 16.4 G 四氫呋喃 95.7 55.6 H 異丙醚 96.2 8.4 I空白 96.4 56.62.2 低沸點(diǎn)配比的考察低沸點(diǎn)溶劑的用量對(duì)反應(yīng)有很大的影響，因此有必要考察低沸點(diǎn)溶劑的濃度。當(dāng)T =290 ，C =3.5 %，L =7 g/min時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2。 圖2 GIF-2濃度對(duì)反應(yīng)的影響 Fig.2 The effect of GIF-2 concentration從圖2可以看出，低沸點(diǎn)濃度低于15 %時(shí)，隨著DMC 含量的增加HDI 收率增加，同時(shí)對(duì)HDU 的轉(zhuǎn)化率影響不大。當(dāng)濃度超過15 %后， HDI的收率都開始下降，這是由于低沸點(diǎn)溶劑較多，其氣化吸熱使反應(yīng)場(chǎng)所的溫度大

17、大降低，并且大量溶劑被蒸發(fā)掉溶，溶劑中HDI 濃度較高容易發(fā)生副反應(yīng)。DMC 濃度取15 %為最佳。2.3 低沸點(diǎn)加入對(duì)物料流量的影響偶然發(fā)現(xiàn)低沸點(diǎn)加入后，流量增加會(huì)提高HDI 收率。可能原因是加入低沸點(diǎn)溶劑后，物料在塔體內(nèi)分布更均勻，HDU 熱分解速率增大，文章決定考察加入低沸點(diǎn)溶劑后物料流量對(duì)反應(yīng)的影響。常壓，GIF-1作高沸點(diǎn)溶劑，以GIF-2作低沸點(diǎn)溶劑，低沸點(diǎn)溶劑濃度為15 %，反應(yīng)器溫度290 ，HDU 的質(zhì)量濃度為3.50 %的條件下進(jìn)行反應(yīng)，考查不同流量條件下HDU 的轉(zhuǎn)化率及HDI 的收率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。表2 加入GIF-2后流量對(duì)反應(yīng)的影響 Tab.2 The eff

18、ect of GIF-2 on flow rate流量/(g·min-1 轉(zhuǎn)化率/% 收率/%5 100 62.4 7 99.2 68.2 9 98.9 69.411 95.8 61.7從表2可以看出，流量在511 g/min時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響不明顯，均在95 %以上；對(duì)HDI 收率的影響較為明顯，隨著流量的增加，HDI 收率先呈增加趨勢(shì)，當(dāng)流量達(dá)到9 g/min后開始減小。當(dāng)流量達(dá)到9 g/min時(shí)，收率達(dá)到最大，與7 g/min相比，HDI 收率的增加雖不是很明顯，但流量增加，縮短了反應(yīng)時(shí)間，節(jié)省了能耗。所以綜合考慮應(yīng)選擇9 g/min為宜。3 結(jié)論以HDU 為原料，GIF-1為

19、高沸點(diǎn)溶劑，溫度290 ，HDU 濃度3.5 %，連續(xù)裝置熱分解制備HDI 的最佳工藝條件為：物料流量9 g/min，以GIF-2為低沸點(diǎn)溶劑，GIF-2濃度15 %。在此條件下，HDU 轉(zhuǎn)化率為98.9 %，HDI 收率達(dá)到69.4 %。參考文獻(xiàn)1王貴生HDI 的生產(chǎn)和應(yīng)用J化工時(shí)刊，1998，(8：34-35 2謝俊波HDI 的制備J聚氨脂工業(yè)，1999，14(2：40-423Ulrich HChemistry and Technology of IsocyanatesMChichester ：John Wiley& Sons Ltd，19964閡恩澤，傅軍綠色化學(xué)的進(jìn)展J化學(xué)通報(bào)

20、，1999，(1：10-16 5田恒水，張廣遇，黃振華開創(chuàng)明日化學(xué)的新的低污染泛用基礎(chǔ)化學(xué)原料-碳酸二甲酯J化工進(jìn)展，1995，(6：7-136吳魏，翟濤非光氣法合成六亞甲基二異氰酸酯的研究J廣東化工，2009，36(8：36，70，71(本文文獻(xiàn)格式：劉玉華，田恒水，張海群1,6-六亞甲基二異氰酸酯的綠色合成J廣東化工，2011，38(5：91-92(上接第130頁4 產(chǎn)生上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因分析陰離子度與聚合物單體濃度以及分子量之間的關(guān)系陰離子度由丙烯酸鈉摩爾數(shù)所占兩種聚合單體摩爾總數(shù)的百分含量決定，與之成正比關(guān)系。而單體濃度又直接決定著聚合物的分子量，單體濃度越高，聚合物分子量就越大，陰離子度與分子量