摘要：本文聚焦于湖北地区肉类加工行业的废水处理问题，深入探究了阴离子聚丙烯酰胺（APAM）在该领域废水物理净化过程中的凝聚、吸附与沉淀效果。通过对不同工况下实验数据的采集与分析，阐述了 APAM 的作用机制，评估了其对废水中悬浮物、胶体物质以及部分有机物的去除效能，旨在为优化当地肉类加工企业废水处理工艺提供理论依据与实践指导，助力实现环保达标排放和水资源的循环利用。

一、引言

湖北作为我国重要的肉类生产加工基地之一，众多肉类加工企业在推动经济发展的同时，也产生了大量的高浓度有机废水。这些废水含有大量的血水、油脂、碎肉屑、毛发等杂质，具有水质波动大、可生化性较好但悬浮物含量高等特点。若未经有效处理直接排放，将对周边水体环境造成严重污染，破坏生态平衡，危害人类健康。在众多的废水处理方法中，物理化学法因其操作相对简便、成本较低且能快速降低污染物浓度而备受关注。其中，絮凝剂的使用是关键环节之一，而阴离子聚丙烯酰胺作为一种常用的高分子聚合物絮凝剂，凭借其独特的分子结构和优异的性能，在废水处理领域展现出巨大的应用潜力。本研究针对湖北地区肉类加工行业废水特性，系统考察了阴离子聚丙烯酰胺在其物理净化过程中的凝聚吸附及沉淀效果，以期为该行业的污水处理提供科学合理的解决方案。

二、材料与方法

（一）实验材料

1. 废水来源选取湖北省内具有代表性的几家大型肉类加工厂排放的综合废水作为研究对象，采集后的水样立即运回实验室进行分析预处理，测定其主要水质指标如化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD₅）、悬浮固体（SS）、氨氮等含量，并记录废水的温度、pH 值等信息。

2. 药剂所使用的阴离子聚丙烯酰胺为工业级产品，分子量为[X]万，离子度为[Y]%，配置成一定浓度梯度的溶液备用。同时准备氯化铝、硫酸亚铁等常见无机絮凝剂用于对比实验。

3. 仪器设备包括六联搅拌机、浊度仪、紫外可见分光光度计、电子天平、烘箱、抽滤装置等，用于开展混凝沉淀实验以及对处理前后水样的各项指标进行检测分析。

（二）实验方法

1. 烧杯试验采用标准烧杯试验法，取若干个相同规格的烧杯，分别加入等量的原水样，置于六联搅拌机上。先快速搅拌（转速设定为[Z₁]r/min），向各烧杯中依次投加不同剂量的阴离子聚丙烯酰胺或其他对比絮凝剂，继续搅拌一段时间后转为慢速搅拌（转速降至[Z₂]r/min），持续一定时间使絮体充分成长。然后静置沉淀，观察并记录絮体的形成情况、沉淀速度以及上清液的澄清程度。通过改变药剂投加量、搅拌强度和时间等因素，优化最佳实验条件组合。

2. 分析测试对经过混凝沉淀处理后的出水样品进行分析测试。使用浊度仪测量水的浊度变化，以反映悬浮物的去除效果；利用紫外可见分光光度计在特定波长下测定吸光度，间接表征水中有机物浓度的变化；采用重量法测定剩余悬浮固体的质量，计算悬浮物的去除率；运用纳氏试剂分光光度法测定氨氮含量，评估对氮素污染物的处理效果。此外，还借助显微镜观察絮体的微观形态结构，进一步了解其凝聚吸附机理。

三、结果与讨论

（一）凝聚效果分析

当向含有细小颗粒和胶体的肉类加工废水中加入阴离子聚丙烯酰胺后，其长链分子迅速伸展并在水体中形成网状结构。一方面，通过电性中和作用，APAM 分子所带的负电荷与废水中带正电的胶体颗粒相互吸引，降低或消除了胶体表面的ζ电位，从而使胶体脱稳并聚集成较大的微絮体；另一方面，高分子聚合物的架桥作用将这些初步形成的微絮体连接起来，形成更大的絮凝体。从实验现象来看，随着 APAM 投加量的增加，废水中的浑浊度逐渐降低，原本分散均匀的微小颗粒开始聚集成肉眼可见的矾花，且矾花尺寸不断增大，密实度也有所提高。这表明适量的 APAM 能够有效地促使废水中的悬浮物和胶体物质发生凝聚，为后续的沉淀分离创造有利条件。然而，过量投加会导致胶体再稳定现象的出现，反而使处理效果变差。因此，存在一个最佳的投加范围，在此范围内可以实现最佳的凝聚效果。

（二）吸附作用探讨

除了凝聚作用外，阴离子聚丙烯酰胺还具有较强的吸附能力。其分子链上的活性基团能够与废水中的一些溶解性有机物发生氢键、范德华力等相互作用，将它们吸附到絮体表面或内部。通过对处理前后水样中有机物含量的分析发现，在一定条件下，APAM 对废水中的蛋白质、多糖类等有机物质有一定的去除效果。这是因为这些有机物分子可以通过疏水相互作用或其他非共价键力被吸附到带有很多疏水区域的 APAM 分子链上。而且，由于絮体的比表面积较大，也为有机物提供了更多的吸附位点，进一步增强了吸附效果。不过，这种吸附作用受到多种因素的影响，如废水的 pH 值、温度、有机物的种类和浓度等。例如，在酸性条件下，某些有机物的存在形式可能发生变化，影响其与 APAM 之间的吸附平衡；而在较高温度下，分子热运动加剧，不利于吸附过程的进行。

（三）沉淀性能评估

良好的沉淀性能是保证废水处理效率的重要因素之一。在实验中观察到，添加了合适剂量的阴离子聚丙烯酰胺后，形成的絮体具有良好的沉降性能。在静置过程中，絮体能够快速下沉至烧杯底部，形成紧密厚实的污泥层，而上清液则变得清澈透明。通过对不同沉淀时间的取样分析表明，大部分悬浮物和絮体在较短时间内即可完成沉淀过程，这使得整个处理周期相对较短，提高了处理效率。与其他传统絮凝剂相比，APAM 所形成的絮体更加粗壮、结实，不易破碎，这有助于在连续流运行的设备中保持良好的固液分离效果。此外，沉淀后的污泥含水率较低，有利于后续的污泥处置和脱水干化作业。

（四）影响因素研究

1. 投加量的影响通过一系列不同投加量的实验发现，随着 APAM 投加量的增加，废水中悬浮物的去除率逐渐上升，但当投加量超过某一临界值后，去除率的增长趋于平缓甚至略有下降。这是由于过多的 APAM 分子反而会包裹在已形成的絮体表面，阻碍了絮体的进一步长大和密实化，导致处理效果不佳。因此，在实际工程应用中，需要根据废水的具体水质情况来确定最佳的投加量。

2. pH 值的影响溶液的 pH 值对阴离子聚丙烯酰胺的性能有显著影响。一般来说，在中性至弱碱性范围内，APAM 的絮凝效果较好。这是因为在此 pH 范围内，废水中的胶体颗粒表面电荷特性有利于与 APAM 分子发生相互作用，促进凝聚和吸附过程的进行。而在强酸性或强碱性条件下，可能会破坏 APAM 的分子结构或改变其电荷性质，从而降低其处理效果。因此，在处理过程中需要对废水的 pH 值进行适当调节。

3. 搅拌条件的影响搅拌速度和时间也是影响 APAM 处理效果的重要因素。适当的搅拌可以使药剂迅速均匀地分散到废水中，促进絮体的碰撞和长大；但如果搅拌过于剧烈或时间过长，则会打碎已经形成的絮体，影响沉淀效果。因此，需要合理控制搅拌的速度和时间，以确保最佳的混凝效果。

四、结论

本研究表明，阴离子聚丙烯酰胺在湖北肉类加工行业废水物理净化中具有显著的凝聚、吸附及沉淀效果。通过优化实验条件，可以有效地去除废水中的悬浮物、胶体物质和部分有机物，降低水的浊度和污染物浓度。在实际工程应用中，应根据废水的具体水质特点和处理要求，合理选择 APAM 的型号、投加量以及搅拌条件等参数，以达到最佳的处理效果。同时，还需要关注 APAM 与其他处理单元的组合使用，进一步提高整个污水处理系统的综合性能和稳定性。未来，随着环保要求的不断提高和技术的进步，阴离子聚丙烯酰胺在肉类加工行业废水处理中的应用前景将更加广阔。