选煤厂在煤泥水澄清处理中，大多使用阴离子 型聚丙烯酰胺作为絮凝剂[1]。对于不同的煤泥水, 使用何种类型的聚丙烯酰胺最佳，其分子量如何影 响絮凝效果，不同的研宄者有不同的结论[12]。但 由于市场上除阴离子外的其他类型聚丙烯酰胺很少 有商品规模产品，这方面的研宄也不多。该研宄采 用UV聚合法[34]实验室合成了非离子、阴离子和 阳离子等类型的聚丙烯酰胺，探讨了不同类型的聚 丙烯酰胺对煤泥水的絮凝效果与作用机理。

1聚丙烯酿胺类型简介

聚丙烯酰胺按其侧链所带的官能团的不同可分 为非离子（PAM)、阴离子（FHP)和阳离子 (CPAM)等类型，其结构如图1所示。

n_J o

H = £ CICIN

 

佧离Y-嘈（PAM)

 

阴离 fTUPHP)

图13种类型聚丙烯酰胺的分子结构

gy, Huainan 232001,China)

聚丙烯酰胺的酰胺基（一CONH2)可与许多 物质亲和、吸附形成氢键。高分子量的聚丙烯酰胺 在被吸附的粒子间形成桥联，使数个甚至数十个粒 子连在一起，生成絮团，加速粒子下沉，这使它成 为最理想的絮凝剂。阴离子型（PHP)和阳离子型 (CPAM)除了有以上作用外，还能同水中的胶体 粒子或离子发生吸附、架桥及电性中和作用，形成 较大的絮凝物，使悬浮物沉降或浮上，从而达到净 化水的目的。聚丙烯酰胺的类型不同，其作用机 理、絮凝效果及适宜的絮凝对象也不同。

2实验部分

2.1仪器与试样

采用581-G型光电比色计、电热恒温真空干 燥箱、加热磁力搅拌器、恒温水浴装置等。

不同类型聚丙烯酰胺对煤泥水的絮凝作用,试验用煤泥水样分别采自望峰岗选煤厂原生煤 泥和浮选尾煤，其粒度组成和灰分见表1。该煤样 的特点是原生煤泥粒度大，灰分低，而浮选尾煤则 粒度细，灰分高。

表1煤泥粒度组成与灰分含量％

煤样号粒度组成-灰分

及名称500~ 200200~ 125125~ 75< 75

原生煤泥（1)27. 5126. 3611. 3234. 8122. 32

浮选尾煤（2)5 8022. 3025. 4046. 5068. 59

 

基金项目：安徽省教育厅自然科学基金重点资助项目 (2002kj284ZD)

絮凝剂采用光引发聚合技术[3]合成不同分子 量、不同水解度和不同阳离子度的聚丙烯酰胺。对

合成的3种性质的聚丙烯酰胺，通过测定其特性粘 数来表征其分子量，以水解度代表PHP的阴离子 特性，用阳离子度CD表征CPAM的阳离子性质。 特性粘数及水解度分别按GB12005. 1 - 89和 GB12005. 6- 89方法测定；CPAM的阳离子度用采 用提纯-AgNOa滴定法测定。

2.2絮凝性能检测

加入一定量的聚丙烯酰胺絮凝剂后，测定煤泥 水上层清液清晰界面沉降200 mm时所需时间和絮 凝澄清后上层清液的透光率，来比较絮凝剂的作用 效果，沉降时间越短，透光率越大，澄清沉降效果 越好。为使问题简化，采用一定时间煤泥水絮凝澄 清后的上层清液的透光率，来比较絮凝作用效果。

采用单因素试验，操作步骤：取500 mL煤泥 水试样装入量筒中，加入一定量的药剂，并双向翻 转量筒10回合后静置，用秒表测定上清液清晰界 面沉降200mm时所需时间，换算成沉降速度；用 光电比色计测上清液的透光率（澄清度）。

为了比较3种类型絮凝剂的絮凝效果，固定的 试验条件为：煤泥水浓度50 g小聚丙烯酰胺絮凝 剂用量为10 g/m3。

3结果讨论

3. 1聚丙烯酰胺分子量对絮凝效果的影响

在合成非离子型聚丙烯酰胺时，控制条件合成 了不同分子量的聚丙烯酰胺，不同类型聚丙烯酰胺对煤泥水的絮凝作用,其分子量分别为400 万、600万、800万、1 000万、1 200万，该系列

聚丙烯酰胺试样对煤泥水的絮凝结果如图2a所示。 

40(

 

图2聚丙烯酰胺对絮凝效果的影响

a-分子量对絮凝效果的影响；b-阴离子度与絮凝效果；阳离子型PAM的絮凝效果

o o o o o

08 6 4 2

1%/讲采衔

100100

^ 80

|80■

原生煤泥浮选尾煤 掏7G/ 60 ■ 原生煤泥浮选尾煤 铂

——————. 60111 40

 

从图2a结果可见，非离子型聚丙烯酰胺的絮 凝效果（透光率）与其分子量有关，随分子量增 大，对煤泥水的絮凝效果渐好。这是由于聚丙烯酰 胺的酰胺基（一CONH2)与煤泥粒子亲和、吸附 形成氢键，同时高分子链在被吸附的粒子间形成桥 联，因而非离子型聚丙烯酰胺的絮凝效果主要取决 于聚丙烯酰胺的分子量。但由于聚丙烯酰胺的溶解 性随分子量的增大而降低，当分子量大于600万 后，絮凝效果增加趋缓，大于800万以后增加不明 显。一般认为，用于煤泥水处理的聚丙烯酰胺絮凝 剂，其分子量为800万左右比较合适。

从对2种煤泥水的絮凝效果看，对粒度大、灰 分低的原生煤泥沉降效果较好，而对粒度细灰分高 的浮选尾煤絮凝效果稍差，但差别很小，这种差别 主要是煤泥的粒度特性造成的。不同类型聚丙烯酰胺对煤泥水的絮凝作用,可以认为，非离子 型的聚丙烯酰胺对不同性能的煤泥水没有选择性或 选择性很小。

3.2聚丙烯酰胺的阴离子度与絮凝效果

选取分子量在800万左右的聚丙烯酰胺为原 料，改变介质的IH值，制备了阴离子度在10% ~ 50%的一系列阴离子型聚丙烯酰胺，该系列聚丙烯 酰胺的絮凝试验结果如图3所示。

 

原生煤泥浮选尾煤

图3不同类型絮凝剂对煤泥水的影响 1 —阳离子CPAM; 2—非离子PAM; 3—阴离子PHP

从图2b可以看出，聚丙烯酰胺的阴离子度影 响絮凝效果，煤泥水的透光率随阴离子度增大而提 高，在阴离子度为30%时达到最大值，然后又随 阴离子度的进一步提高而减小。阴离子型聚丙烯酰 胺对煤泥的沉降除了高分子絮凝作用外，还发生离子吸附、架桥及电性中和作用，当阴离子度在 30%时，这几种作用叠加，达到絮凝效果最好。因 而用于煤泥水处理的聚丙烯酰胺阴离子度控制在 30%左右为宜。2种不同性能煤泥水的絮凝效果差 别很小，与非离子型PAM的效果类似，均是对粒 度大、灰分低的原生煤泥的絮凝效果好于粒度细、 灰分高的浮选尾煤。

3. 3阳离子型聚丙烯酰胺的絮凝效果

阳离子型聚丙烯酰胺的合成有一定难度，而且 价格高，一般用于胶体含量高、色度大的废水处 理，很少用于煤泥水沉降。采用光引发聚合法合成 了分子量在700万左右，阳离子度为5% ~ 25%的 一系列阳离子型聚丙烯酰胺对煤泥水的絮凝效果如 图2c所示。阳离子型聚丙烯酰胺对2种煤泥水的 絮凝效果差别较大，对粒度细灰分高的浮选尾煤絮 凝效果好于粒度大灰分低的原生煤泥，这是由于粒 度细灰分高的浮选尾煤中富含高岭土等硅酸盐类胶 体粒子，该类胶体粒子表面带有较强的负电荷。这 时，聚丙烯酰胺的作用除了前面讨论的吸附、架桥 和絮凝外，电性中和起了主要作用。因而阳离子型 聚丙烯酰胺适合处理粒度细、灰分高的浮选尾煤。 阳离子度在10% ~ 20%时絮凝效果最好，阳离子 度进一步提高，不同类型聚丙烯酰胺对煤泥水的絮凝作用,其高密度电荷的干扰使其架桥和絮 凝作用降低，而且高阳离子度的聚丙烯酰胺合成困 难。一般情况下，聚丙烯酰胺的阳离子度在5% ~ 10%即可。

3. 4 3种类型聚丙烯酰胺的絮凝效果比较

在以上试验的基础上，选取了 3种聚丙烯酰胺 中絮凝效果较好的样品，进行了对比试验，3种聚 丙烯酰胺对煤泥水的絮凝效果如图3所示。

对粒度大、灰分低的原生煤泥，阴离子型聚丙 烯酰胺的絮凝效果最好，透光率达90%，其次是 阳离子型聚丙烯酰胺，透光率为83%，均能满足 煤泥水处理要求。而对粒度细、灰分高的浮选尾煤 而言，阳离子型聚丙烯酰胺絮凝效果最好，透光率 为93%，阴离子型聚丙烯酰胺稍差，为88%，也 完全达到了煤泥水处理的要求。非离子型聚丙烯酰 胺对2种煤泥的絮凝效果都较差，分别为78%和 72%，一般不提倡单独使用非离子型聚丙烯酰胺作 为煤泥水处理剂。

4结 语

不同类型的聚丙烯酰胺，其絮凝效果有差别。 对煤泥水处理而言，不同类型聚丙烯酰胺对煤泥水的絮凝作用,聚丙烯酰胺的分子量为800万 左右比较合适，同时要考虑煤泥水的性质，选择不 同类型的聚丙烯酰胺，调整其阴离子度或阳离子 度。在选煤厂，一般情况下采用阴离子型聚丙烯酰 胺絮凝剂即可达到要求，但对灰分高、粒度细的难 沉降煤泥水，适宜采用阳离子型的聚丙烯酰胺作为 絮凝剂。