Polyacrylamide (PAM) có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực xử lý nước và các đặc tính polyme độc đáo của nó làm cho nó trở thành một chất phụ gia hóa học quan trọng trong quá trình keo tụ, lắng, lọc và tách nước bùn. Sau đây là vai trò và cơ chế chính của polyacrylamide trong xử lý nước:
1. Kết bông
Polyacrylamide là một loại chất kết bông polyme hiệu suất cao, đặc biệt thích hợp để xử lý nước thải có hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) và độ đục cao. Cơ chế hoạt động của nó bao gồm:
Trung hòa điện: Các nhóm tích điện trên chuỗi phân tử của PAM (như cation hoặc anion) có thể trung hòa điện tích trên bề mặt các hạt keo, phá hủy tính ổn định của chúng và thúc đẩy sự kết tụ của các hạt.
Hoạt động bắc cầu hấp phụ: Chuỗi phân tử dài của PAM có thể hấp phụ nhiều hạt cùng một lúc và tạo thành bông cặn lớn hơn thông qua quá trình "bắc cầu", đẩy nhanh quá trình lắng.
Kịch bản ứng dụng:
Loại bỏ chất rắn lơ lửng khỏi nước thải công nghiệp (ví dụ nước thải khai thác mỏ, luyện kim, sản xuất giấy).
Xử lý sơ bộ nước thải sinh hoạt để nâng cao hiệu quả bể lắng.
2. Khử nước bùn
Trong quá trình xử lý bùn, PAM đóng vai trò là chất xử lý có thể cải thiện đáng kể hiệu suất tách nước của bùn:
Giảm sức cản riêng: bằng cách thay đổi cấu trúc hạt bùn, giảm hàm lượng nước liên kết và cải thiện khả năng thấm của bánh lọc.
Hình thành bông cặn đặc: PAM cationic (CPAM) thường được sử dụng trong bùn hữu cơ tích điện âm (như bùn hoạt tính), thông qua quá trình trung hòa điện tích và bắc cầu để hình thành bông cặn lớn và chặt, dễ tách nước cơ học (như máy ly tâm, máy lọc ép băng tải).
Kết quả: Có thể giảm hơn 50% thể tích bùn và giảm chi phí xử lý sau đó.
3. Tăng cường lọc và làm trong
Trong các quy trình xử lý nước tiên tiến hoặc tái sử dụng nước, quá trình keo tụ vi mô của PAM có thể thu giữ các hạt mịn, cải thiện hiệu quả lọc của các bộ lọc đa phương tiện hoặc hệ thống màng và giảm ô nhiễm màng.
Trong xử lý nước uống, PAM liều thấp có thể hỗ trợ chất keo tụ muối nhôm/sắt cải thiện độ đục của nước thải (để đảm bảo các monome còn lại đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn).
4. Xử lý nước thải đặc biệt
Nước thải có dầu: PAM có thể hấp thụ các giọt dầu thông qua các nhóm kỵ nước để tách dầu khỏi nước.
Nước thải có độ màu cao: kết hợp với chất keo tụ vô cơ, có thể loại bỏ thuốc nhuộm và các chất hữu cơ hòa tan khác.
5. Ưu điểm và lưu ý
Thuận lợi:
Liều lượng nhỏ (thường là 0,1~10 ppm), hiệu quả rất đáng kể;
Có thể lựa chọn loại ion tùy theo chất lượng nước (không ion, anion, cation).
Ghi chú:
Cần xác định loại và liều lượng tốt nhất bằng thực nghiệm, liều lượng quá cao có thể dẫn đến tình trạng keo không ổn định;
Acrylamide monome (AM) có độc tính nên cần lựa chọn sản phẩm có độ tinh khiết cao và kiểm soát lượng còn lại.
Nên tránh cắt tốc độ cao trong quá trình hòa tan để tránh đứt gãy chuỗi phân tử.
Phần kết luận
Nhờ đặc tính keo tụ và tách nước hiệu quả, polyacrylamide đã trở thành phụ gia hóa học không thể thiếu trong công nghệ xử lý nước hiện đại, đặc biệt là trong xử lý nước thải phức tạp và giảm bùn. Trong tương lai, với việc cải thiện các tiêu chuẩn môi trường và phát triển PAM biến tính (như khả năng chịu nhiệt và chịu muối), tiềm năng ứng dụng của nó sẽ được mở rộng hơn nữa.