Su Arıtma İçin APAM Tozu

Belirli özel su kalitesi koşullarında, anyonik poliakrilamid (APAM) tozu ile inorganik flokülantların (PAC, PFS vb.) birlikte kullanımı, mekanizma çatışmaları, reaktif arızası veya ters etkiler nedeniyle uygulanamayabilir ve hatta arıtma etkisini bozabilir. 

Başlıca durumlar şunlardır: 

1. Güçlü Asit veya Güçlü Alkali Ortamların Aşırı pH'ı (pH < 3 veya pH > 11)

Güçlü Asit (pH < 3): İnorganik flokülantların (PAC, PFS gibi) temel işlevi, hidroliz sonucu oluşan polinükleer hidroksi komplekslerine (Al³⁺, Fe³⁺ hidroliz ürünleri gibi) bağlıdır. Güçlü asidik koşullar hidrolizlerini engelleyerek inorganik flokülantların etkili flokülasyon bileşenleri oluşturmasını ve yük nötrleştirme yeteneklerini kaybetmesini önler. Aynı zamanda, su arıtımında kullanılan APAM, güçlü bir asit ortamında moleküler zincir hidrolizine ve bozunmasına uğrayabilir (amid grubu bir karboksil grubuna hidrolize olur ve güçlü asit zincir yapısına zarar verebilir), adsorpsiyon köprüleme işlevini kaybedebilir. Bu durumda, kombine kullanım sadece etkisiz olmakla kalmaz, aynı zamanda reaktif israfı nedeniyle maliyetleri de artırır. 

Güçlü Alkali (pH > 11): İnorganik flokülantlar (PAC gibi), güçlü alkali koşullar altında çözünür meta alüminat tuzları (NaAlO₂ gibi) oluşturarak flokülasyon aktivitelerini kaybederler. APAM kristal tozu, güçlü asit direncinden biraz daha yüksek alkali direncine sahip olsa da, güçlü alkaliler (özellikle yüksek sıcaklıktaki güçlü alkaliler) moleküler zincirinin kırılmasına neden olarak molekül ağırlığında keskin bir düşüşe ve etkili flokların oluşmasını engelleyebilir. 

2. Yüksek Konsantrasyonlu Oksidanlar İçeren Su Kalitesi (serbest klor, hidrojen peroksit, ozon vb. içeren)

Oksidanlar (kanalizasyon arıtımında eklenen aşırı klor, Fenton reaktifinden kalan H₂O₂ gibi), oksidasyon yoluyla APAM kristal tozunun moleküler zincirine zarar verebilir (anyonik poliakrilamidin amid grubu kolayca bir karboksil grubuna oksitlenir ve hatta ana zincir kırılır), APAM kristal tozunun moleküler ağırlığında önemli bir azalmaya ve adsorpsiyon köprüleme yeteneğinin kaybına yol açar. Bu noktada, inorganik flokülant bir miktar yük nötrleştirici etki gösterebilse bile, APAM kristal tozu zaten başarısız olmuştur. Kombine kullanım, sinerjik bir gelişme sağlamanın yanı sıra, APAM kristal tozunun bozunma ürünlerinin (küçük moleküllü maddeler) inorganik flokülantın flokülasyon süreciyle olası etkileşimi nedeniyle flokların ince olmasına ve düşük sedimantasyon performansına sahip olmasına da neden olabilir. 

3. Yüksek Tuzluluk (Yüksek Elektrolit Konsantrasyonu) Su Kalitesi (deniz suyu, yüksek tuzlu endüstriyel atık su gibi)

Kanalizasyonda yüksek oranda elektrolit (örneğin NaCl, CaCl₂, vb. tuzluluk oranı %5'in altında) varsa: 

İnorganik flokülantların yük nötralize edici etkisi yüksek konsantrasyondaki iyonlar tarafından engellenir: 

Atık sudaki çok sayıda serbest iyon, kolloidal parçacıkların yüzeyindeki negatif yükleri " koruyacaktır ve bu da inorganik flokülantların metal iyonlarının (Al³⁺, Fe³⁺ gibi) kolloidlerle etkili bir şekilde birleşmesini zorlaştırarak dengesizleşmeyi önleyecektir. 

APAM kristal tozu tuzlanmaya eğilimlidir: Yüksek konsantrasyonlu elektrolitler, APAM kristal tozu moleküler zincirlerinin hidrasyon filmini bozarak çözünürlüğünün azalmasına ve hatta çökelmesine neden olur, bu da suda eşit olarak dağılmasını ve köprüleme işlevini kaybetmesini sağlar. 

Bu durumda, birlikte kullanımda sinerjik etki tamamen kaybolmakta ve etkisi tek başına kullanımdan çok daha kötü (hatta etkisiz) olmaktadır. 

4. Çok Miktarda Anyonik Yüzey Aktif Madde İçeren Su Kalitesi (deterjan atık suyu, aşırı standart baskı ve boyama atık suyu gibi)

Anyonik yüzey aktif maddeler (örneğin LAS, sodyum dodeasil sülfat) negatif yüklüdür ve inorganik flokülantlardaki katyonlarla (örneğin Al³⁺, Fe³⁺) tercihen birleşerek kararlı kompleksler oluşturur ve inorganik flokülantları tüketir (böylece kanalizasyondaki kolloidal partiküllerle reaksiyona giremezler). Aynı zamanda, yüzey aktif maddeler kolloidal partiküllerin yüzeyinde bir d"adsorpsiyon filmi oluşturarak APAM kristal tozu moleküler zincirlerinin partiküllere bağlanmasını ve dolayısıyla APAM kristal tozunun köprüleme işlevini yerine getirmesini engeller. Bu durumda, yüzey aktif maddeler tarafından reaktiflerin d"tüketimid" nedeniyle kombine kullanım başarısız olur ve yüzey aktif maddelerin dağıtıcı etkisi nedeniyle flokların oluşması bile zor olabilir. 

5. Yüksek Konsantrasyonlu Organik Çözücüler veya Polar Olmayan Kirleticiler İçeren Su Kalitesi 

Atık sularda çok miktarda organik çözücü (metanol, aseton, toluen gibi) veya polar olmayan kirleticiler (ağır yağ, uzun zincirli alkanlar gibi) varsa: 

APAM kristal tozu, organik çözücülerde son derece düşük çözünürlüğe sahip suda çözünen bir polimerdir ve doğrudan çökelir, çözünemez ve dağılamaz, dolayısıyla işlevini kaybeder. 

İnorganik flokülantların (özellikle sıvı formları) çözünme dengeleri organik çözücüler tarafından bozulabilir ve bu da etkili bileşenlerin çökelmesine ve yük nötrleştirici etkilerini gösterememelerine neden olabilir. Örneğin, bazı kimyasal atık sular (boya atık suyu, mürekkep atık suyu gibi) organik çözücüleri gidermek için ön işlemden geçirilmezse, APAM kristal tozu ve inorganik flokülantların birlikte kullanımı tamamen başarısız olacaktır. 

6. Yüksek Konsantrasyonlu Ağır Metal İyonlarına (Cr⁶⁺, Hg²⁺, Ag⁺ gibi) Sahip Su Kalitesi

Bazı ağır metal iyonları (Ag⁺, Hg²⁺ gibi) güçlü oksitleyici veya kompleks oluşturucu özelliklere sahiptir: - Güçlü oksitleyici ağır metaller (Cr⁶⁺ gibi) kanalizasyon APAM moleküler zincirini oksitleyecek ve parçalayacaktır. 

Kompleks oluşturan ağır metaller (Cu²⁺, Ni²⁺ gibi), kanalizasyon APAM'ının amid gruplarıyla kararlı kompleksler oluşturarak kanalizasyon APAM moleküler zincirinin kıvrılmasına ve köprüleme yeteneğini kaybetmesine neden olur. Aynı zamanda, ağır metal iyonları inorganik flokülantlarla (PAC gibi) reaksiyona girerek çözünmeyen çökeltiler oluşturabilir ve inorganik flokülantların etkili bileşenlerini tüketebilir. Bu durumda, birlikte kullanım sadece etkisiz olmakla kalmaz, aynı zamanda çamur arıtımını da zorlaştırabilir. Yukarıdaki su kalitesi koşullarının temel sorunu, inorganik flokülantların yük nötrleştirme yeteneğini yok etmeleri veya kanalizasyon APAM moleküler zincirlerinin bozulmasına/inaktivasyonuna neden olarak ikisinin sinerjik etkilerini kaybetmelerine yol açmalarıdır. Bu gibi durumlarda, önce ön arıtma (pH'ı ayarlama, oksidanları/yüzey aktif maddeleri giderme, tuz giderme vb.) yoluyla su kalitesini iyileştirmek ve ardından birlikte kullanımın uygun olup olmadığını değerlendirmek gerekir. Ön işlem maliyeti çok yüksekse, reaktif türünün değiştirilmesi gerekir (örneğin non-iyonik PAM'a, katyonik PAM'a geçilmesi veya yalnızca yüksek verimli inorganik flokülantların kullanılması).