EFFECTIVENESS OF POLYACRYLAMIDE (PAM) IN IMPROVING RUNOFF WATER QUALITY FROM CONSTRUCTION SITES1

ABSTRACT: Erosion from construction sites significantly affects water quality in receiving streams. A rainfall simulator was used to evaluate the effectiveness of different methods for controlling erosion from construction sites. Erosion control methods investigated included dry and liquid applications of polyacrylamide (PAM), hydroseed, and straw mulch. Fertilizer was also applied to each plot to examine the effectiveness of the methods in reducing nutrient losses in runoff. Runoff samples were analyzed for total suspended solids (TSS), nitrate, total Kjeldahl nitrogen (TKN), ammonium, total phosphorus (TP), and orthophosphate. Among all treatments investigated, straw mulch was the most effective treatment for controlling TSS and nutrient losses during short term and long term simulations. The low liquid PAM (half the recommended PAM) treatment resulted in the highest reduction in runoff, TSS bound nitrogen, and total nitrogen (TN) concentrations and loadings. The study results indicate that a high application rate (twice the recommended rate) of PAM could actually increase runoff and TSS losses. At a low application rate, both liquid and dry PAM were effective in reducing TSS and nutrient losses in runoff. However, application of the liquid form of PAM to construction sites is more practical and perhaps more economical than applying the PAM in the dry form.     

分子筛吸附法脱除废水中的聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺(PAM)用于油田驱油产生大量难处理的含聚废水。以分子筛为吸附剂处理含聚废水,研究分子筛类型(Y、Beta和ZSM-5,H型和Na型)和物化性质对其吸附PAM性能的影响,并测定吸附等温线。结果表明,吸附性能顺序为BetaYZSM-5,H型优于Na型。H-Beta对PAM的吸附来自分子筛中阳离子与PAM中阴离子的静电作用,Si—O和Al—OH与PAM中酰胺基的氢键作用。H-Beta开放的通道结构,较高的介孔比例和表面积,较强的酸性和良好的酸中心可接近性使其具有优异的吸附性能。Si O2/Al2O3=26的H-Beta对浓度为200 mg/L的PAM溶液,PAM脱除率可达95.2%。在低PAM平衡浓度时,PAM在H-Beta上的吸附符合Langmuir单层吸附特征,饱和吸附量达70.2 mg/g,在高浓度区域则由于PAM疏水缔合作用加强呈现多层吸附。     

丙烯腈生产废水中聚合物的资源化利用

以丙烯腈生产废水中的丙烯腈低聚物为原料制备聚丙烯酰胺。通过正交实验考察了水解反应条件和交联反应条件对反应的影响。FTIR表征结果显示,丙烯腈低聚物中的氰基已完全水解为酰胺基,产物聚丙烯酰胺中含有酰胺基和羧基。实验结果表明,在自来水加入量100 m L、水解反应温度95℃、m(Na OH)∶m(丙烯腈低聚物)=2.0、水解反应时间3 h的最佳水解反应条件,交联反应温度60℃、质量分数37%~40%的甲醛加入量6 m L、交联反应时间2 h的最佳交联反应条件下,处理20 g丙烯腈低聚物,可得到产物聚丙烯酰胺14.50 g,聚丙烯酰胺的水解度为21.1%、相对分子质量为2.7×106。产品性能满足Q/SH 0046—2007《钻井液用聚丙烯酰胺技术要求》中部分水解聚丙烯酰胺的性能要求。     

聚丙烯酰胺膨润土复合物的制备及其性能研究

采用盐酸对膨润土(BNT)进行酸活化改性,改性BNT再与氯化乙醇胺(EACl)进行阳离子交换反应,引入功能基团,得到胺化产物(ABNT-EACl).利用ABNT-EACl作为还原剂与Ce4 组成氧化还原引发体系,引发了丙烯酰胺(AM)单体的插层聚合得到了改性膨润土/聚丙烯酰胺无机/有机杂化物(ABNT/PAM).采用1H-NMR和FTIR对杂化物进行了结构表征,结果表明,杂化物中存在离子键合作用.通过实验对比研究了不同条件下的杂化物ABNT/PAM与普通絮凝剂处理工业印染废水的脱色效果,发现ABNT/PAM杂化物的效果优于普通絮凝剂.     

聚合物驱采出水中聚丙烯酰胺的微生物联合降解作用研究

通过对2株细菌的培养降解实验研究聚丙烯酰胺(hydrolyzed polyacrylamide,HPAM)降解菌对水环境下聚丙烯酰胺的降解作用,讨论协同降解机理。2株降解聚丙烯酰胺的菌株假单胞菌CJ419、枯草芽孢杆菌FA16在初始30℃废水样品上培养,定期测量细菌生物量和HPAM降解率。培养30 d后CJ419和FA16对聚合物的降解率最大值分别达到30.4%和25%,而以1∶1比例的混合菌降解率最大值达到80.3%。对2株菌胞外各组分研究表明:混合菌降解HPAM的机理主要由胞外降解酶系水解聚合物侧链基团导致HPAM降解为小分子物质,同时生长过程中降解菌还会释放非蛋白还原性物质引发氧化反应共同参与HPAM降解。     

羟基乙叉二膦酸镀铜废液的处理及Cu~(2+)的高附加值资源化回收

采用Na BH4还原法将羟基乙叉二膦酸(HEDP)镀铜废液中的Cu~(2+)制备成纳米铜粉,并采用聚丙烯酰胺(PAM)对还原反应后的废液进行絮凝处理。研究了n(Cu~(2+))∶n(Na BH4)、还原反应温度、还原反应时间及PAM添加量对废液中剩余Cu~(2+)质量浓度的影响,并对回收的纳米铜粉进行了XRD和TEM表征。实验结果表明:当n(Cu~(2+))∶n(Na BH4)=4∶6、还原反应温度为50℃、还原反应时间为2 h时,废液中剩余Cu~(2+)质量浓度降低至1.1 mg/L,Cu~(2+)还原率达99.99%;可获得粒径为20~45 nm的近球型、高纯度、由多晶组成的纳米铜粉;当PAM添加量为10 mg/L时,废液中剩余Cu~(2+)质量浓度降至0.35 mg/L以下,达到GB 21900—2008《电镀污染物排放标准》(小于0.5 mg/L)的要求。     

回收与降解聚驱采出水的工艺探讨

含聚污水的处理是困扰石油行业的难题之一。基于聚驱采出水的特点,围绕聚合物的回收利用和降解理论及技术,探讨国内外含聚污水处理技术的研究与应用现状,对比分析现有处理技术存在的问题及适应性,提出采用化学混凝、气浮和水质改性等技术来回收利用PAM(聚丙烯酰胺)的新思路,打破了降解PAM的传统思维,同时分析含聚污水处理与利用技术的可行性与应用前景,有望实现含聚污水的循环利用。     

Fenton试剂降解PAM催化剂的研究

采用Fenton试剂氧化降解含油废水中的聚丙烯酰胺,研究了H2O2用量、催化剂种类及用量对降解聚丙烯酰胺效果的影响。结果表明,H2O2用量为聚丙烯酰胺的20%为宜;CuCl2具有和FeSO4、Fe(NO3)3、FeCl3相近的催化效果,并且可以作为一种在较高pH值条件下应用的催化剂;在优选条件下该氧化体系可以使聚丙烯酰胺黏度大大降低。     

高分子量高纯度阳离子聚丙烯酰胺的合成

以丙烯酰胺与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为单体,在复合引发剂的作用下,选择水溶液共聚法合成高分子量与高纯度阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)。实验表明,有机偶氮引发剂A用量0.5‰、氧化还原引发剂用量0.45‰、还原剂与氧化剂摩尔比2∶1、反应体系pH为4与反应时间5 h条件下,CPAM分子量为1 042万,且溶解性好。通过对聚合物残单含量影响因素添加剂用量、反应时间的研究,结果表明,添加剂EDTA和增溶剂D对残留AM含量影响小,而苯甲酸钠对聚合物残留AM的含量影响显著;延长反应时间至7 h,残单含量可降低至0.27%,CPAM的纯度高。通过与国内外3种同类型产品进行对比,结果表明,自制产品的分子量明显高于其他产品,且残单含量比国内产品降低了50%～75%。     

非离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及其絮凝性能

以丙烯酰胺（AM）和烷基酚聚醚（APAP）为单体,采用反相乳液聚合法制备了流动性好的非离子型聚丙烯酰胺絮凝剂（PAM-APAP）。考察了乳化剂和引发剂的种类、单体总质量分数、单体配比和反应温度等因素对聚合反应的影响。实验结果表明,制备PAM-APAP的最佳工艺条件为：单体总质量分数35%、m（AM）∶m（APAP）=9.0∶1.0、Span80+Tween80复配乳化剂加入量为油水总质量的7%、m（Span80）∶m（Tween80）=7.0∶1.5、V50加入量为单体总质量的1.5‰、反应温度50℃。PAM-APAP具有较好的絮凝效果,与其他絮凝剂相比用量较少,在加入量为100mg/L时,对聚合物驱油中产生的含聚合物污水的浊度去除率为87.9%,去油率为89.5%,且絮体不黏壁。