不同助凝剂投加效果的初步研究
一、实验目的
研究聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）、聚丙烯酰胺（PAM）和聚甲基二烯丙基氯化铵（HCA）三种助凝剂对混凝效果的影响。
二、实验原理
聚丙烯酰胺（PAM）：PAM具有良好的絮凝和助凝作用，在工业给水处理及污水处理中广泛应用。聚丙烯酰胺为低毒产品，但单体丙烯酰胺在动物试验中有致突变性和致癌性可能。柳志刚等人的《聚丙烯酰胺在不同水处理应用中的探讨》发现，通过加入180mg/L的固体聚合氯化铝和0.05mg/L的聚丙烯酰胺，冬天的低温低浊水的浊度降低了18%。
聚甲基二烯丙基氯化铵（HCA）：HCA是以二甲基二烯丙级氯化铵均聚而成的高分子阳离子聚电解质，具有除藻降浊及去除有机物的明显效果，常规的水处理投矾量大，成本高，而采用HCA作为助凝剂可以获得较满意的净水效果。在张华梁等人《HCA做助凝剂在生产中的应用》中通过烧杯试验获得的HCA投加量定为0.15mg/L（以氯化铁为混凝剂，投加量为6~12mg/L）。汪琳等人的《HCA强化混凝处理水库水的中试研究》认为，当PAFC投加量为15mg/L、HCA投加量为0.2 mg/L时，沉淀水浊度去除率高达88.48%，沉淀效果最佳。
聚二甲基二烯丙基氯化铵：PDMDAAC是一种水溶性阳离子高分子，通过与铁盐、铝盐混凝剂的复合使用和选择合适的混凝条件对低温低浊水能达到强化混凝的效果。蒋新伟等人的《辐流沉淀池药剂替代投加试验初步效果》研究显示，处理浊度大于1000NTU的原水时，采用药剂复配比例为80%~95%聚合氯化铝+5%~20%PDMDAAC（投加的药剂量均转换为产品固含量），实际应用中采用的是95%聚合氯化铝+5%PDMDAAC的复配药剂，投加复合药剂量为5kg/kt~30 kg/kt。田秉晖等人的《二甲基二烯丙基氯化铵的合成及絮凝效果研究》结果显示，最佳投药量为0.1mg/L。
三、实验材料
聚合氯化铝（PAC）、PDMDAAC、PAM、HCA、六联搅拌仪、pH计、浊度仪、1L烧杯、100mL容量瓶、100mL量筒、胶头滴管、各种规格的移液管、玻璃棒
四、实验方法
1准备工作
（1） 取原水20L测定其pH、浊度和温度；
（2） 测定本实验中所用液态聚合氯化铝试剂中氧化铝含量，准确称取1g PAC试剂配制成稀释液，计算稀释液中氧化铝固含量；
（3） 通过需矾量实验获得PAC最优投加量，设为X mg（X已转化为氧化铝质量）。
2 PAM助凝实验
（1） 配制聚丙烯酰胺溶液：由于聚丙烯酰胺不易溶于水，直接投加粉末易造成结块凝结，影响助凝效果，应事先配制好浓度为0.01%的聚丙烯酰胺溶液[1]，必要时可用温水（不超过40℃）加速溶解[2]。条件允许时建议使用乳液型聚丙烯酰胺，简化溶解步骤。
（2） 向6个烧杯中分别加入1L原水，再分别加入一定量的聚合氯化铝稀释溶液（根据最优投加量和配制的PAC稀释液中氧化铝含量计算所需要加入的体积）。
（3） 开启六联搅拌仪，仪器参数设置：加入混凝剂后快速搅拌20秒，转速285r/min，中速搅拌1分30秒，转速185r/min，慢速搅拌2分钟，转速80r/min，慢速搅拌6分30秒，转速60r/min，静置60分钟。启动混凝搅拌并计时。
（4） 搅拌6 min时[3]-[4]，分别向六个烧杯中加入0、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2mL聚丙烯酰胺溶液，使六个烧杯中聚丙烯酰胺浓度分别为0、0.04、0.06、0.08、0.1、0.12mg/L[5]。
（5） 静置完成后观察矾花特征，用虹吸法分别取6个烧杯上清液测定其pH、浊度，计算浊度去除率。
3 HCA 助凝实验
（1） 配制固含量为1‰的HCA溶液；
（2） 分别量取1L原水置于6个烧杯中；
（3） 分别向烧杯中加入一定量的聚合氯化铝稀释溶液，投加量同2（2）；
（4） 依次加入0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 配制好的HCA溶液 [6]-[7]，六联搅拌仪设置同2（3），启动混凝搅拌并计时；
（5） 静置完成后观察矾花特征，用虹吸法分别取6个烧杯上清液测定其pH、浊度，计算浊度去除率。
4 PDMDAAC 助凝实验
（1） 配制浓度为0.02%的PDMDAAC溶液（PDMDAAC极易溶于水）。
（2） 分别量取1L原水置于6个烧杯中；
（3） 分别向6个烧杯中加入一定量的聚合氯化铝稀释溶液，投加量同2（2）；
（4） 依次加入0、0.2、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0mL[8]-[9]的PDMDAAC溶液，使烧杯中PDMDAAC含量分别为0、0.04、0.08、0.12、0.16、0.2mg/L（投加药剂量已换算为产品固含量），六联搅拌机设置同2（3）；
（5） 静置完成后观察矾花特征，用虹吸法分别取6个烧杯上清液测定其pH、浊度，计算浊度去除率。
五、实验结果
表1 PAM助凝实验记录表
表2 HCA助凝实验记录表
表3 PDMDAAC助凝实验记录表
六、注意事项
聚丙烯酰胺溶液存放不宜超过10天，也不能与铁器接触1。
七、实验展望
（1） 根据实验效果进一步缩小助凝剂的投加量变化梯度，获得最佳混凝剂和助凝剂配比；
（2） 研究三种助凝剂的最佳投加时间点；
（3） 通过添加碳酸钠或氢氧化钠改变聚丙烯酰胺的水解程度，探讨对助凝效果的影响；
（4） 尝试降低混凝剂投加量，通过调整配比获得效果较好且成本较少的投剂方式。
[1] 滕丽瑞. 投加聚丙稀酰胺处理低温低浊水的应用研究[J]. 科技资讯, 2014,2:59-60.
[2]李亨枝, 叶润来. 聚丙烯酰胺在净水生产中的应用[J]. 中国给水排水, 1999, 15(4): 52-54.
[3] 张金松,王佳音.助凝剂聚丙烯酰胺在净水生产中的应用[J]. 城镇供水
[4] 叶青旺, 张莉晖, 韦荣. 处理漓江水的不同混凝剂投加效果研究[J]. 城镇供水, 2014,5:41- 45.
[5] 柳志刚, 姚学俊. 聚丙烯酰胺在不同水处理应用中的探讨[J]. 广东化工, 2008, 3(35): 62-64.
[6] 汪林, 曾锦明, 韩燕飞. HCA强化混凝处理水库水的中试研究[J]. 城镇供水, 2014,5:86-88.
[7] 张华梁, 贾霞珍等. HCA做助凝剂在生产中的应用[J]. 城镇供水, 2001,5:3-5.
[8] 田秉晖, 栾兆坤, 李明明, 彭先佳. 二甲基二烯丙基氯化铵的合成及絮凝效果研究[J]. 环境化学, 2006, 25(1): 41-44.
[9] 蒋新伟, 贾汝林. 辐流沉淀池药剂替代投加试验初步效果[J]. 城镇供水, 2014,5:26-27.
第二篇：助凝剂
助凝剂
coagulant aid
在环境工程或者其他领域，利用絮凝药剂，已经使得难于与水分离的某些固体颗粒从水中分离出来，但在水中仍处于乳化或者混合状态，为使这些颗粒彻底从水中分离出来，从而添加的化学药剂。其理论为：“高分子架桥”、“沉淀卷扫”等。 助凝剂是用于调节或改善混凝条件，促进凝聚作用所添加的药剂或为改善絮凝体结构的高分子物质。前者如硫酸、磷酸、石灰、氯气等（可调整pH值）；后者如聚丙烯酰胺、活化硅酸（或称活性硅土）、骨胶、海藻酸钠以及各种聚合电解质，可使其与混凝剂结合生成较大、较坚固、密实絮体。助凝剂的密度和重量、促使沉淀加速；在微凝絮间起粘结架桥作用，使凝絮粗大而有广阔表面，充分发挥吸附卷带作用以提高澄清效果。在废水的混凝处理中，单独使用混凝剂不能取得良好效果时，常使用助凝剂已达到目的。目前应用较广的助凝剂是活化硅酸，是由硅酸钠经活化过程制得，实质上属于一种阴离子型无机高分子电解质，一般与明矾或亚铁盐合用。
配合混凝剂使用，使水中聚集起来的固体悬浮物迅速沉降的化学剂。主要是水溶性有机高分子，如半乳甘露聚糖类、部分水解聚丙烯酰胺类等。它们主要与无机类混凝剂配合使用。此外还有无机类，如活化硅酸、石灰等。