聚丙烯酰胺復(fù)配物在自激式除塵器中的應(yīng)用：
聚丙烯酰胺復(fù)配物在自激式除塵器中的應(yīng)用，為了提高自激式除塵器對(duì)呼吸性粉塵的去除效率，同時(shí)降低除塵能耗，將聚丙烯酰胺 (PAM)、琥珀酸二辛酯磺酸鈉（A0T)、硫酸鈉和氫氧化鈉或鹽酸溶液進(jìn)行復(fù)配，形成的PAM復(fù)配 物用于自激式除塵器，對(duì)除塵情況進(jìn)行了相關(guān)研究.從理論上分析了該復(fù)配物的除塵降阻機(jī)理，分 別使用純水、A0T溶液和PAM復(fù)配物溶液在自激式除塵器中進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn).結(jié)果表明，自激式 除塵器使用PAM復(fù)配物溶液不但可以提高全塵特別是呼吸性粉塵的除塵效率，而且降低除塵器的 阻力損失，減少能耗，在相同除塵效率和處理風(fēng)量下，自激式除塵器使用PAM復(fù)配物溶液比使用純 水更經(jīng)濟(jì)、合理.
然而，濕式除塵效率與粉塵的濕潤(rùn)性 和粒徑分布關(guān)系甚大，對(duì)于濕潤(rùn)性差和粒徑小的呼
吸性粉塵脫除效率不佳，而這類(lèi)粉塵對(duì)人體的危害 最大，是粉塵治理的重點(diǎn).在目前報(bào)道的濕式除塵技 術(shù)中，能同時(shí)達(dá)到高效和低能耗要求的除塵技術(shù)很 少.因此，采用相對(duì)低能耗的濕式除塵技術(shù)，提高呼 吸性粉塵除塵效率的研究具有十分重要的意 義[1-3].作者在自激式除塵器中采用聚丙烯酰胺復(fù) 配物溶液提高除塵效率和降低通風(fēng)阻力方面進(jìn)行了 相關(guān)研究.
1 PAM復(fù)配物除塵降阻機(jī)理
1.1 PAM復(fù)配物及除塵機(jī)理
聚丙烯酰胺復(fù)配物由PAM、琥珀酸二辛酯磺酸 鈉（AOT)、Na2SO4和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氫氧化鈉溶 液或鹽酸溶液復(fù)配而成.
AOT是一種陰離子濕潤(rùn)劑，其分子中含有非極 性的親油基和極性的親水基.當(dāng)AOT溶于水時(shí)，親 水基一端被水分子吸引而進(jìn)水里，憎水基一端被排 斥使分子離開(kāi)水伸向空氣，聚丙烯酰胺復(fù)配物在自激式除塵器中的應(yīng)用，于是AOT分子會(huì)在水溶 液表面上形成緊密分布的定向排列層，使水的表面 性質(zhì)大大改善，具有較好的濕潤(rùn)性質(zhì).另外，朝向空 氣的AOT分子中的憎水基與粉塵之間存在吸附作 用.當(dāng)粉塵粒子與AOT溶液接觸時(shí)，即形成憎水基 吸附塵粒通過(guò)親水基朝向水溶液的“橋”，從而把粉 塵迅速帶入水中，提高粉塵濕潤(rùn)效果[4].
當(dāng)pH值低于某個(gè)值時(shí)，將AOT與PAM復(fù)配并 溶于水后，通過(guò)光譜分析可知，AOT分子中的羧基 與PAM分子上的一CONH2基發(fā)生氫鍵締合，形成 新的復(fù)配物，反應(yīng)式如圖1所示.
該P(yáng)AM復(fù)配物除了保留有AOT的功能外，其大 分子疏水鏈?zhǔn)沟盟芤杭敖缑嫖綄有纬扇S網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)的膠束，負(fù)電荷增多，粘度增大，不但增加了離子 交換濕潤(rùn)效果，同時(shí)將多個(gè)細(xì)微粉塵絮凝為重量更大 的絮凝體，防止因風(fēng)流沖擊而再次隨空氣漂流，從而 提高除塵效果.另外，加入適量Na2SO4的作用主要是 防止復(fù)配物分子中的疏水基團(tuán)在靜電力作用下吸附 在粉塵表面的親水晶格而使其轉(zhuǎn)化為疏水晶格，從而 導(dǎo)致濕潤(rùn)能力下降，且SO42-使粉塵表面的復(fù)配物分 子緊密填充，增加濕潤(rùn)效果.適量氫氧化鈉溶液或鹽 酸溶液的功能主要是調(diào)節(jié)pH值為最佳值，使得PAM 和AOT的復(fù)配更容易進(jìn)行[5，].
1.2 降阻機(jī)理
在自激式除塵器中含塵氣體沖擊液面，依靠激 起的液滴與粉塵相互作用捕塵.
PAM復(fù)配物加入自激式除塵器水中后，在適當(dāng) 的溫度和質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，可形成鏈?zhǔn)椒肿泳酆象w，該鏈 式分子聚合體能隨流體彎曲、伸縮而隨流體一起流 動(dòng)，具有強(qiáng)剪應(yīng)力，為富有粘彈性的非牛頓流體.含 塵氣體沖擊液面后，其聚合體分子與流動(dòng)方向呈平 行排列，阻礙了與流體主流垂直方向的動(dòng)量傳遞，使 得粘性底層變厚，摩擦阻力變小，抑制了摩擦耗散的 能量，對(duì)湍流脈動(dòng)動(dòng)能具有吸收和緩沖作用，使湍流 強(qiáng)度減弱，大大降低了含塵氣體沖擊液面及其氣固 液三相流流動(dòng)的湍流阻力[7，].
2試驗(yàn)系統(tǒng)及參數(shù)的測(cè)定
采用文丘里泵式發(fā)塵器在除塵管道入口處發(fā) 塵，聚丙烯酰胺復(fù)配物在自激式除塵器中的應(yīng)用，使用ZWCC -7型臥式自激式除塵器除塵，通風(fēng) 機(jī)電機(jī)額定功率為7.5 kW.處理風(fēng)量采用補(bǔ)償式微 壓計(jì)和L型皮托管測(cè)定，除塵器阻力采用膠皮管和 U型壓差計(jì)測(cè)定，除塵器進(jìn)出口粉塵質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用 濾筒稱(chēng)重法測(cè)定，采樣儀器為T(mén)H -880!微電腦平 行采樣儀，粉塵分散度采用CIS -50激光粒度儀測(cè) 定，除塵器耗水量通過(guò)測(cè)定除塵器運(yùn)行10 min后液 位下降量計(jì)算，溶液表面張力采用全自動(dòng)表面張力 儀測(cè)定，粉體接觸角采用JF -99A粉體接觸角測(cè)量 儀測(cè)定，試驗(yàn)用粉塵選自某電廠，其粒徑分布如 圖3.
3試驗(yàn)結(jié)果與討論
為了考察PAM復(fù)配物的濕潤(rùn)、除塵及降阻等效 果，作者分別使用純水、AOT(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40% )溶 液和PAM復(fù)配物溶液進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)[9].
3.1濕潤(rùn)效果
通過(guò)測(cè)定，25 C時(shí)純水的表面張力為71. 18 mN/m，AOT溶液的表面張力隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而 降低，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大到0. 4%后基本保持不變，約 為27.0 mN/m.純水、AOT溶液和PAM復(fù)配物溶液 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)同上，在25 C時(shí)對(duì)粉體的接觸角分別為 25. 3。，1.2。和0。.很明顯，PAM復(fù)配物顯著降低了 表面張力，大大提高了粉塵的濕潤(rùn)效果.
3.2除塵效果
純水、AOT溶液和PAM復(fù)配物溶液在各種平 衡水位下除塵效率的測(cè)定結(jié)果如表1、表2及圖4 所示.
表1各種情況下除塵總效率和阻力損失 Tab. 1 Dust-removing efficiency and resistance in different instance
平衡總除塵效率/%阻力損失/kPa
水位/
cm純水AOTPAM
復(fù)配物純水PAM
AOT
AOT 復(fù)配物
193.295.397.82.122.051.86
394.897.198.92.132. 082. 02
595.198.099.22.152. 132. 06
795.798.299.32.172. 162. 07
1097.398.799.62.262. 172. 10
表2平衡液位1cm處除塵分級(jí)效率
Tab. 2 Fractional collection efficiency when
balanceable-water level is 1cm
粒徑間隔/幻/純水AOTPAM復(fù)配物
!m %!2i,%!2i,%!2i,%
0. 1 0 . 23240.92.940.75.943.8
0.1 ~0. 5 214.351. 421.250. 229.567.6
0.5~2 20.1032. 589. 038. 591.048.494.7
2~5 25.8022.894.021.796.012. 998.9
5 ~10 30. 7023.594.813.198.03. 399.8
10 ~20 15. 504. 997.92. 699.20100
>20 5.67010001000100
注：1i 一原始粉塵分散度，,2i 一出口粉塵分散度，！i 一分級(jí)效率.
圖4不同平衡液位下除塵效率 Fig. 4 Dust-removing efficiency on different balanaceable-water levels
不難看出，在相同的平衡液位下，PAM復(fù)配物 溶液除塵效率（特別是呼吸性粉塵除塵效率）明顯 高于AOT溶液、純水，其除塵效率的高低順序是： PAM復(fù)配物溶液> AOT溶液 > 純水.例如，聚丙烯酰胺復(fù)配物在自激式除塵器中的應(yīng)用，在平衡 液位1 cm處，純水、AOT溶液和PAM復(fù)配物溶液的 除塵總效率分別為93. 2%，95. 3%和97. 8%，三種 溶液對(duì)粒徑小于5 !m的呼吸性粉塵的除塵效率分 別為89. 88% ,91.70%和95. 58%，特別是對(duì)粒徑小 于0.5 !m的粉塵的去除效率，純水為50. 3%，而 PAM復(fù)配為65.1%，比純水有較為明顯的提升.
3.3降阻效果
降阻方面，純水、AOT溶液和PAM復(fù)配物溶液 在各種平衡水位下除塵器阻力測(cè)定結(jié)果如表1及圖 5所示.可以發(fā)現(xiàn)，在相同平衡液位下，純水時(shí)除塵 器阻力最大，AOT溶液次之，PAM復(fù)配物溶液最 小.如在平衡液位1 cm處，純水、AOT溶液和PAM 復(fù)配物溶液的阻力分別為2. 12,2. 05, 1. 86 kPa， PAM復(fù)配物比純水阻力損失下降約12.3% .
3.4經(jīng)濟(jì)性分析
文中主要通過(guò)考察在相同除塵效率、處理風(fēng)量 時(shí)的運(yùn)行費(fèi)用來(lái)分析其經(jīng)濟(jì)性.從表1中可以看出， 純水在平衡液位10 cm的總除塵效率和PAM復(fù)配 物在平衡液位1 cm處的總除塵效率相差不多，風(fēng)量 也很相近，因此兩者可比較.現(xiàn)取風(fēng)機(jī)全壓效率為
dustremover
洗滌液電費(fèi)/ (元/d)水費(fèi)/ (元/d)加藥費(fèi)/ (元/d)總計(jì)/ (元/d)
純水117.08.150125.15
PAM復(fù)配物101.40.8221.38123.60
0.7,電動(dòng)機(jī)效率為0.98,傳動(dòng)效率為1，處理風(fēng)量為 6 270 m3/h，系統(tǒng)其他部分阻力為除塵器阻力的 15%，則純水在平衡液位10 cm時(shí)通風(fēng)機(jī)全壓Ht約 為2 825 Pa，需配備功率為7. 5 kW的電動(dòng)機(jī);PAM 復(fù)配物在平衡液位1 cm處的Ht約為2 325 Pa，需配 備功率為6.5 kW的電動(dòng)機(jī).經(jīng)測(cè)定，PAM復(fù)配物在 平衡液位1 cm處耗水量為0. 218 L/min，純水在平 衡液位10 cm處耗水量為2. 18 L/min，若再取電費(fèi) 為0.65元/kWh，水費(fèi)為2.63元/t，則自激式除塵 器分別使用純水和PAM復(fù)配物溶液時(shí)的運(yùn)行費(fèi)用 比較見(jiàn)表3。
表3自激式除塵器運(yùn)行費(fèi)用比較 Tab. 3 Comparison of operating cost of self-swash
顯然，除塵器運(yùn)行一天，使用PAM復(fù)配物溶液 比使用純水的總運(yùn)行費(fèi)用低，聚丙烯酰胺復(fù)配物在自激式除塵器中的應(yīng)用，所以，在相同除塵效 率、處理風(fēng)量條件下，自激式除塵器使用PAM復(fù)配 物溶液是經(jīng)濟(jì)的.
4結(jié)論
(1)自激式除塵器使用PAM復(fù)配物溶液可提 高全塵特別是呼吸性粉塵的除塵效率.
(2)自激式除塵器使用PAM復(fù)配物溶液可降 低除塵器阻力損失，減少能耗.
(3)在相同除塵效率、處理風(fēng)量條件下，自激式 除塵器使用PAM復(fù)配物溶液比使用純水更經(jīng)濟(jì)、合 理.
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