Pó APAM para tratamento de água

Sob certas condições específicas de qualidade da água, o uso combinado de pó de poliacrilamida aniônica (APAM) e floculantes inorgânicos (como PAC, PFS, etc.) pode não ser aplicável devido a conflitos de mecanismo, falha de reagente ou efeitos colaterais, podendo até mesmo deteriorar o efeito do tratamento. 

As principais situações são as seguintes: 

1. Ambientes de pH extremo com ácidos ou álcalis fortes (pH < 3 ou pH < 11)

Ácido Forte (pH < 3): A função principal dos floculantes inorgânicos (como PAC, PFS) depende dos complexos hidroxilados polinucleares (como os produtos de hidrólise de Al³⁺, Fe³⁺) gerados pela hidrólise. Condições fortemente ácidas inibem sua hidrólise, impedindo que os floculantes inorgânicos formem componentes de floculação eficazes e percam sua capacidade de neutralização de carga. Ao mesmo tempo, o APAM para tratamento de água pode sofrer hidrólise e degradação da cadeia molecular em um ambiente fortemente ácido (o grupo amida é hidrolisado para um grupo carboxila, e o ácido forte pode danificar a estrutura da cadeia), perdendo sua função de ponte de adsorção. Nesse caso, o uso combinado não só é ineficaz, como também aumenta os custos devido ao desperdício de reagentes. 

Álcalis fortes (pH > 11): Floculantes inorgânicos (como PAC) formam sais de metaaluminato solúveis (como NaAlO₂) sob condições fortemente alcalinas, perdendo sua atividade de floculação. Embora o pó cristalino de APAM tenha uma resistência alcalina ligeiramente maior do que a resistência a ácidos fortes, álcalis fortes (especialmente álcalis fortes de alta temperatura) podem causar a quebra de sua cadeia molecular, resultando em uma queda acentuada no peso molecular e na incapacidade de formar flocos eficazes. 

2. Qualidade da água com alta concentração de oxidantes (como cloro livre, peróxido de hidrogênio, ozônio, etc.)

Oxidantes (como cloro excessivo adicionado no tratamento de esgoto e H₂O₂ residual do reagente de Fenton) podem danificar a cadeia molecular do pó de cristal de APAM por meio da oxidação (o grupo amida da poliacrilamida aniônica é facilmente oxidado a um grupo carboxila, e até mesmo a cadeia principal se rompe), levando a uma redução significativa no peso molecular do pó de cristal de APAM e à perda da capacidade de formação de pontes de adsorção. Nesse caso, mesmo que o floculante inorgânico possa exercer algum efeito neutralizador de carga, o pó de cristal de APAM já falhou. O uso combinado não só falha em alcançar o aprimoramento sinérgico, como também pode fazer com que os flocos fiquem finos e apresentem baixo desempenho de sedimentação devido à possível interferência dos produtos de degradação (substâncias de moléculas pequenas) do pó de cristal de APAM com o processo de floculação do floculante inorgânico. 

3. Qualidade da água com alta salinidade (alta concentração de eletrólitos) (como água do mar, águas residuais industriais com alto teor de sal)

Quando o esgoto contém uma alta concentração de eletrólitos (como NaCl, CaCl₂, etc., com uma salinidade > 5%): 

O efeito de neutralização de carga dos floculantes inorgânicos é interferido por íons de alta concentração: 

Um grande número de íons livres no esgoto irá blindar as cargas negativas na superfície das partículas coloidais, dificultando a combinação eficaz dos íons metálicos (como Al³⁺, Fe³⁺) dos floculantes inorgânicos com os colóides, evitando a desestabilização. 

O pó de cristal APAM é propenso a "salting out": eletrólitos de alta concentração rompem o filme de hidratação das cadeias moleculares do pó de cristal APAM, levando a uma diminuição em sua solubilidade e até mesmo precipitação, tornando-o incapaz de se dispersar uniformemente na água e perdendo sua função de ligação. 

Nesse momento, o efeito sinérgico do uso combinado é completamente perdido, e o efeito é muito pior do que usá-los sozinhos (ou até mesmo ineficaz). 

4. Qualidade da água com grande quantidade de surfactantes aniônicos (como águas residuais de detergentes, excesso de águas residuais de impressão e tingimento padrão)

Surfactantes aniônicos (como LAS, dodecil sulfato de sódio) são carregados negativamente e se combinam preferencialmente com os cátions (como Al³⁺, Fe³⁺) em floculantes inorgânicos para formar complexos estáveis, consumindo os floculantes inorgânicos (de modo que eles não podem reagir com as partículas coloidais no esgoto). Ao mesmo tempo, os surfactantes formam uma película de adsorção na superfície das partículas coloidais, impedindo que as cadeias moleculares do pó de cristal de APAM se liguem às partículas, impedindo assim que o pó de cristal de APAM exerça sua função de ponte. Nesse momento, o uso combinado falha devido ao consumo de reagentes pelos surfactantes, e os flocos podem até ser difíceis de formar devido ao efeito dispersante dos surfactantes. 

5. Qualidade da água com solventes orgânicos de alta concentração ou poluentes não polares 

Se o esgoto contiver uma grande quantidade de solventes orgânicos (como metanol, acetona, tolueno) ou poluentes não polares (como óleo pesado, alcanos de cadeia longa): 

O pó de cristal APAM é um polímero solúvel em água com solubilidade extremamente baixa em solventes orgânicos e precipita diretamente, incapaz de se dissolver e dispersar, perdendo assim sua função. 

Floculantes inorgânicos (especialmente formas líquidas) podem ter seu equilíbrio de dissolução perturbado pelos solventes orgânicos, fazendo com que os componentes efetivos precipitem e impeçam a aplicação de seu efeito neutralizador de carga. Por exemplo, se algumas águas residuais químicas (como águas residuais de tintas e tintas de impressão) não forem pré-tratadas para remover os solventes orgânicos, o uso combinado de pó de cristal APAM e floculantes inorgânicos falhará completamente. 

6. Qualidade da água com alta concentração de íons de metais pesados (como Cr⁶⁺, Hg²⁺, Ag⁺)

Alguns íons de metais pesados (como Ag⁺, Hg²⁺) têm fortes propriedades oxidantes ou formadoras de complexos: - Metais pesados fortemente oxidantes (como Cr⁶⁺) oxidarão e degradarão a cadeia molecular APAM do esgoto. 

Metais pesados formadores de complexos (como Cu²⁺, Ni²⁺) formarão complexos estáveis com os grupos amida do APAM de esgoto, fazendo com que a cadeia molecular do APAM de esgoto se enrole e perca sua capacidade de ligação. Ao mesmo tempo, íons de metais pesados podem reagir com floculantes inorgânicos (como PAC) para formar precipitados insolúveis, consumindo os componentes efetivos dos floculantes inorgânicos. Nesse caso, o uso combinado não só é ineficaz, como também pode aumentar a dificuldade do tratamento do lodo. O problema central das condições de qualidade da água acima é que elas destroem a capacidade de neutralização de carga dos floculantes inorgânicos ou causam a degradação/inativação das cadeias moleculares do APAM de serragem, fazendo com que ambos percam seu efeito sinérgico. Em tais cenários, é necessário primeiro melhorar a qualidade da água por meio de pré-tratamento (como ajuste de pH, remoção de oxidantes/surfactantes, dessalinização, etc.) e, em seguida, avaliar se o uso combinado é adequado. Se o custo do pré-tratamento for muito alto, o tipo de reagente precisará ser alterado (como mudar para PAM não iônico, PAM catiônico ou usar apenas floculantes inorgânicos de alta eficiência).