复合絮凝剂PAC-PAM在含氟废水处理中影响因素的研究

余 锋 王朋朋 赵景平 王章明 陈 亮

（金华永和氟化工有限公司，浙江金华321075）

0 前言

含氟聚合物广泛应用于航天航空、汽车工业、化学工业和电子信息等领域，在含氟聚合物生产过程中，需用到大量去离子水进行后处理以确保产品色泽和介电性能达标，从而导致大量含氟废水的产生。目前，氟化工废水处理方法主要有物理处理、化学处理和生物处理［1-2］，其中化学处理方法中的混凝法是现阶段的主要处理方式，尤其是将无机化合物絮凝剂聚合氯化铝（PAC）和有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）相结合，其高效的净水效果得到了广泛认可，也逐渐被人们所重视［3-4］。

聚合氯化铝中的铝离子与废水中的氢氧根离子结合生成氢氧化铝，生成的氢氧化铝吸附在含氟聚合物粒子上形成凝结颗粒，此颗粒相互碰撞凝聚成较大絮团，而且铝离子能够压缩含氟聚合物表面的双电子层，加速凝结颗粒凝聚［5-6］。聚丙烯酰胺分子上的极性基团对含氟聚合物进行吸附，聚丙烯酰胺的分子链固定在不同含氟聚合物颗粒表面上，通过吸附交联作用使颗粒凝聚沉淀［7］。

采用混凝法处理含氟废水的影响因素主要有絮凝剂的投入量和絮凝剂类型［8-9］，以及废水的pH、水温、黏度和组分。研究了絮凝剂投入量以及含氟聚合物生产中产生废水所含的过硫酸铵、全氟癸酸铵盐、NP-10乳化剂对PAC-PAM絮凝剂处理废水固体悬浮物（SS）的影响。

1 试验部分

1.1 试验原料

过硫酸铵，98.5%，济南丰乐化工有限公司；全氟癸酸铵盐，80%，自制；NP-10乳化剂，99.0%，淄博海杰化工有限公司；PAC，90.0%，泰州市海陵区绿源水处理用品有限公司；PAM，90.0%，苏州聚百亿化工科技有限公司；氧化钙，97.6%，新乡市源丰钙业有限公司。

废水组分：FEP、PTFE等含氟聚合物乳液，过硫酸铵、全氟癸酸铵盐、NP-10乳化剂等。

1.2 废水SS值检测

取不同SS值的原废水500 g，通过CaO溶液调节pH至8左右，分别加入PAM 0.025 g、PAC 0.250 g［m（PAC）∶m（PAM）＝10∶1，下同］，在 350 r/min的搅拌速率下，将加入絮凝剂的废水搅拌2 h，然后静置0.5 h，取上层液体100 mL测量其SS值。以相同的方法，增加絮凝剂的使用量，然后测其SS值。

取原废水500 g，分别加入5.75 g、11.5 g和23 g过硫酸铵，通过CaO溶液调节pH至8左右，加入PAC 0.075 g、PAM 0.007 5 g，在350 r/min的搅拌速率下，将加入絮凝剂的废水搅拌2 h，然后静置0.5 h，取上层液体100 mL，测量其SS值。

取不同SS值的原废水400 g，分别加入全氟癸酸铵盐 8 g、6 g、4 g、3 g、2 g、1 g，通过 CaO溶液调节 pH至8左右，加入 PAC 0.060 g、PAM 0.006 g，在350 r/min的搅拌速率下，将加入絮凝剂的废水搅拌2 h，然后静置0.5 h，取上层液体100 mL，测量其SS值。

取原废水500 g，分别加入不同质量的NP-10乳化剂 30.00 g、15.00 g、7.50 g、5.00 g、3.00 g、0.40 g、0.20 g、0.10 g和0.05 g，通过CaO溶液调节pH至8左右，加入 PAM 15mg/L、PAC 150mg/L，搅拌2 h，然后静置0.5 h，取上层液体100 mL，测量其SS值。

2 结果与讨论

2.1 絮凝剂加入量对废水处理效果的影响

絮凝剂加入量对废水处理效果的影响如图1所示。

图1 絮凝剂加入量对废水处理效果的影响

由图1可见，不同SS值的原废水在加入絮凝剂进行处理后，原废水SS值越低，经过絮凝剂处理后的废水SS值越低，废水SS的去除率越高。随着絮凝剂加入量的增加，废水SS去除率逐渐升高。而原废水SS值低于1 584 mg/L时，在PAM加入量大于15 mg/L后，该废水SS去除率逐渐稳定，去除率稳定在95%以上，而原废水SS值为1 584 mg/L时，废水SS去除率仍处于增加趋势。

2.2 过硫酸铵对废水处理效果的影响

过硫酸铵对废水处理效果的影响如图2所示。

图2 过硫酸铵对废水处理效果的影响

由图2可见，在未加入絮凝剂之前，随着过硫酸铵加入量的增加，废水SS值呈缓慢降低趋势，由1 385 mg/L降至1 299 mg/L，而加入絮凝剂之后，随着过硫酸铵的引入以及加入量的改变，废水SS值降低并稳定在1 200 mg/L左右。过硫酸铵具有强氧化性，在高分子聚合时用作助聚剂，过硫酸铵的引入，使得废水中含氟聚合物部分凝聚沉淀，从而降低了废水的SS值。

2.3 全氟癸酸铵盐对废水处理效果的影响

全氟癸酸铵盐对废水处理效果的影响如图3所示。

图3 全氟癸酸铵盐对废水处理效果的影响

由图3可见，随着全氟癸酸铵盐加入量的增加，絮凝剂处理后的废水SS值呈现出逐渐增加的趋势，而废水SS去除率则逐渐降低，且该变化趋势受原废水SS值的影响，废水SS去除率随着原废水SS值的增大而减小。

为了进一步研究过硫酸铵的引入导致絮凝剂处理后废水SS值升高的原因，以去离子水作为溶剂，分别对去离子水+絮凝剂、全氟癸酸铵盐+CaO碱液+絮凝剂、全氟癸酸铵盐+絮凝剂、全氟癸酸铵盐+硝酸+絮凝剂以及絮凝剂+硝酸进行研究。全氟癸酸铵盐对絮凝剂的影响如图4所示。

图4 全氟癸酸铵盐对絮凝剂的影响

由图4可见，去离子水+絮凝剂和絮凝剂+硝酸两组对照试验样品，在搅拌静置之后没有絮状悬浮物或者沉淀生成，而在全氟癸酸铵盐+CaO碱液+絮凝剂、全氟癸酸铵盐+絮凝剂、全氟癸酸铵盐+硝酸+絮凝剂样品中，可以观察到有明显的絮状沉淀生成，而且全氟癸酸铵盐溶液的加入不会增加去离子水的SS值，因此，全氟癸酸铵盐的引入会使得絮凝剂生成絮状沉淀，从而降低了絮凝剂的净水能力，导致处理后废水SS值偏高。

2.4 NP-10乳化剂对废水处理效果的影响

NP-10乳化剂对废水处理效果的影响如图5所示。

图5 NP-10乳化剂对废水处理效果的影响

原废水经CaO溶液调节pH至8左右后，在未加入絮凝剂时，随着NP-10乳化剂的加入，废水的SS值有所降低，从原废水的2 051 mg/L降至1 911 mg/L。而在加入絮凝剂之后，随着NP-10乳化剂的增加，絮凝剂的净水效果逐渐减弱，废水SS值由1 898 mg/L降至468 mg/L。即使将NP-10乳化剂的加入量降至0.05 g，絮凝剂处理后的废水SS值（169 mg/L）仍然高于未添加NP-10乳化剂、絮凝剂处理后的废水SS值（153 mg/L）。如图5C所示，随着NP-10乳化剂的引入，原废水SS值有所降低，但是经过絮凝剂处理后，NP-10乳化剂的引入会使得絮凝剂处理后的废水SS值由124 mg/L增至368 mg/L，但是在去离子水空白对照试验中，NP-10乳化剂对絮凝剂的净水效果没有影响。因此，NP-10乳化剂的引入不是对絮凝剂起作用而导致处理后废水SS值升高，而是对废水中的悬浮物起作用，导致絮凝剂处理后的废水SS值偏高。分析原因如下：1）NP-10乳化剂具有较强的分散性，从而使得废水中悬浮物分散更加均匀，导致絮凝剂的絮凝效果降低，处理后的废水SS值有所升高；2）NP-10乳化剂的引入，会大幅增加废水的黏度，从而降低了絮凝剂的处理效果。

3 结论

对絮凝剂加入量以及含氟聚合物生产中所产废水组分中的过硫酸铵、全氟癸酸铵盐和NP-10乳化剂4种影响因素对废水处理效果进行了研究，结果表明：过硫酸铵对处理后废水的SS值没有影响，絮凝剂的加入量会直接影响处理后的废水SS值。如果絮凝剂加入量偏低，会使得处理后的废水SS值偏高。全氟癸酸铵盐的引入会引起絮凝剂絮凝沉淀，从而使得净水效果降低，处理后的废水SS值升高。NP-10乳化剂的引入大幅增大了废水黏度，加之NP-10乳化剂的分散性，大幅度降低了絮凝剂的水处理效果。