Emulsión CPAM en aguas residuales

El mecanismo de tratamiento de la emulsión de polielectrolito catiónico de polímero reticulado CPAM sobre lodos se basa en la coincidencia precisa entre las características estructurales del CPAM para la emulsión floculante de aguas residuales y las características coloidales de los lodos (carga negativa, estabilidad de la dispersión). 

Mediante múltiples efectos sinérgicos, se logra la aglomeración de lodos, la mejora del rendimiento de deshidratación y la separación sólido-líquido. A continuación, se presenta un análisis de los siguientes aspectos:

1. Causas fundamentales de los lodos difíciles de tratar: Estabilidad coloidal y características estructurales. Los lodos son un sistema complejo compuesto por células microbianas, residuos orgánicos, partículas inorgánicas y agua ligada. Las principales dificultades son las siguientes:

1) Estabilidad electrostática de partículas coloidales: Más del 90 % de las partículas suspendidas en el lodo presentan cargas negativas en su superficie debido a la adsorción de aniones (como fosfato y carboxilato). Es difícil que las partículas se acerquen entre sí debido a la repulsión de cargas. 

2). Barrera de película de hidratación: Las partículas adsorben moléculas de agua en sus superficies para formar una película de hidratación, que dificulta aún más la aglomeración de partículas. 

3) Alta capacidad de retención de agua: La gran superficie específica y la estructura porosa de las partículas finas retienen firmemente una gran cantidad de agua, lo que dificulta la deshidratación directa. 

2. Mecanismos de acción principales del CPAM reticulado para emulsión floculante de aguas residuales 

1) Neutralización de carga y compresión de doble capa: ruptura de la estabilidad coloidal 

Los grupos catiónicos (como los grupos de amonio cuaternario) de la cadena molecular del CPAM reticulado para la emulsión floculante de aguas residuales neutralizan las cargas negativas en la superficie de las partículas de lodo mediante atracción electrostática, lo que reduce el valor absoluto del potencial ζ en la superficie de la partícula (de -30 a -50 mV a -10 a 0 mV) y debilita significativamente la fuerza repulsiva de carga. La neutralización de la carga también comprime la doble capa en la superficie de la partícula (la capa de difusión se vuelve más delgada), reduciendo la distancia entre las partículas al rango dominado por las fuerzas de Van der Waals (fuerzas de atracción intermoleculares), creando las condiciones para la aglomeración posterior. 

2) Puentes de adsorción: construcción de agregados partícula-polímero-partícula 

La estructura reticulada hace que la cadena molecular de los productos químicos CPAM de aguas residuales industriales sea más estable (con una fuerte resistencia al cizallamiento), y los grupos amida (-CONH₂) en la cadena molecular pueden adsorber partículas de lodo (incluyendo coloides, microorganismos y materia orgánica) mediante enlaces de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals. Las moléculas de cadena larga conectan múltiples partículas dispersas simultáneamente, formando un núcleo de flóculos tridimensional de "partícula-polímero-partícula". A medida que se unen más partículas, el núcleo de flóculos crece gradualmente hasta formar flóculos grandes (con un tamaño de partícula de hasta varios cientos de micras). 

Ventajas de la reticulación de CPAM para emulsión floculante de aguas residuales: en comparación con el CPAM lineal para emulsión floculante de aguas residuales, la cadena molecular reticulada tiene menos probabilidades de romperse, tiene una capacidad de puente más fuerte y los flóculos formados son más compactos y tienen mejor resistencia al cizallamiento. 

3) Floculación por barrido: Envolvimiento forzado de partículas finas y agua ligada 

Cuando la dosis de productos químicos CPAM de aguas residuales industriales alcanza una determinada concentración, su cadena molecular de red reticulada puede, como una red de pesca, envolver activamente partículas finas (como coloides a nanoescala) que no han sido neutralizadas o puenteadas por su carga, forzándolas a entrar en los flóculos.

La estructura de red también comprime el agua intersticial y parte del agua superficial del lodo, liberando el agua del interior de los flóculos al exterior (agua libre), lo que facilita la deshidratación posterior.

4) Efecto sinérgico de la emulsión: Mejora la eficiencia de la reacción. El CPAM tipo emulsión (agua en aceite o agua en agua) presenta una mejor dispersabilidad que el polvo seco. Se disuelve rápidamente y se distribuye uniformemente en el lodo, evitando la encapsulación incompleta de partículas o la floculación excesiva (que produce pequeños flóculos) causada por altas concentraciones locales. 

Las pequeñas gotas en la emulsión (generalmente de 1 a 10 μm) pueden entrar en contacto rápidamente con las partículas de lodo, acortando el tiempo de reacción de neutralización de carga y puente de adsorción, y mejorando la eficiencia del tratamiento. 

5) Fortalecimiento del rendimiento de deshidratación: mejora de la estructura de los flóculos y la liberación de agua 

Los flóculos formados por la emulsión de polielectrolitos catiónicos reticulados CPAM presentan una estructura densa (baja porosidad), lo que puede reducir la retención de agua en su interior. Al mismo tiempo, los grupos catiónicos se unen a las sustancias hidrófilas con carga negativa del lodo, reduciendo su hidrofilicidad y favoreciendo la separación del agua. 

Esta optimización estructural reduce el contenido de humedad de la torta de filtración (por ejemplo, del 90% al 60% - 70%), mejora la resistencia de la torta de filtración y reduce el problema de fugas de lodo durante la filtración. 

3. Efectos sinérgicos de los mecanismos y los objetivos finales 

Los mecanismos anteriores no actúan de manera aislada, sino que son un proceso sinérgico de neutralización de carga que primero rompe la estabilidad → adsorción puenteando partículas de conexión → floculación de barrido expandiendo flóculos → forma de emulsión asegurando una reacción uniforme. 

En definitiva, se consigue: la transformación de las partículas de lodo de un estado disperso a uno agregado (formación de flóculos). La conversión de agua ligada a agua libre (mejora del rendimiento de la deshidratación). 

La mejora de la eficiencia de separación sólido-líquido (velocidad de sedimentación acelerada y menor resistencia a la filtración) sienta las bases para la posterior reducción de lodos (como la deshidratación), estabilización (como la digestión anaeróbica) o tratamiento inocuo (como la incineración). En resumen, la emulsión de polielectrolito catiónico reticulado CPAM resuelve con precisión los problemas de estabilidad coloidal y alta capacidad de retención de agua de los lodos mediante acciones multinivel de regulación de carga, conexión estructural y liberación de agua, y es un eficaz auxiliar en la floculación y deshidratación de lodos.

Los productos CPAM de emulsión de polielectrolito catiónico (emulsión floculante) se utilizan para el proceso de deshidratación en el tratamiento de productos químicos CPAM de aguas residuales industriales.

Nuestro equipo técnico puede proporcionar un servicio técnico personalizado de acuerdo con los parámetros de la emulsión floculante, como diferentes parámetros de aguas residuales y diferentes tipos de aguas residuales.

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