摘要： 本文聚焦于陕西省瓷器生产过程中产生的废水治理难题，深入探究阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）在该类废水处理中的凝聚吸附效能。通过对陕西省多地瓷器企业废水水质特性的调研与分析，详细阐述 CPAM 的作用机制，结合一系列实验数据，全面评估其对瓷器废水中悬浮物、有机物及特定污染物的去除效果，并探讨不同因素对 CPAM 凝聚吸附效能的影响，旨在为陕西省瓷器行业废水处理提供科学依据与技术参考，推动行业可持续发展。

一、引言

陕西省作为我国陶瓷文化的重要发源地之一，拥有悠久的瓷器生产历史，瓷器产业在地区经济中占据重要地位。然而，瓷器生产过程伴随大量废水排放，这些废水含有高浓度的悬浮物、黏土颗粒、有机物以及多种化学添加剂，若未经有效处理直接排放，不仅会对周边水体环境造成严重污染，还浪费大量水资源，制约行业的绿色转型。阳离子聚丙烯酰胺作为一类高效的水处理药剂，凭借其优异的凝聚吸附性能，在众多工业废水处理领域广泛应用，但在陕西省瓷器废水处理中的应用研究尚待深入系统开展。

二、陕西省瓷器废水水质特点

陕西省瓷器生产企业众多，工艺各异，但废水普遍具有以下特征：

1. 悬浮物含量高：源于瓷器原料如黏土、长石等的加工过程，废水中含有大量细微颗粒，粒径分布广，多在微米级，致使废水浑浊度高，长期静置易分层，上层形成胶冻状悬浮层，难以自然沉降。

2. 有机物成分复杂：成型工序中使用的粘结剂、釉料中的有机成分以及部分添加剂残留，使得废水化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）居高不下，可生化性较差，常规生物处理难度大。

3. 酸碱度波动大：根据瓷器烧制工艺需求，部分环节排放废水呈强酸性或强碱性，pH 值偏离中性范围较远，这对后续处理药剂的选择与反应条件控制提出挑战。

4. 含特定金属离子：由于原料与釉料配方中含有少量金属氧化物，废水中常溶有铝、铁、钙、镁等金属离子，不仅影响废水色度，还可能参与复杂化学反应，干扰处理进程。

三、阳离子聚丙烯酰胺作用机制

阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）是一种线型高分子聚合物，分子链上带有密集的阳离子活性基团，如铵根（NH₄⁺），使其在水溶液中呈现出独特的电性与吸附特性，在瓷器废水处理中主要基于以下机制发挥作用：

1. 电荷中和与压缩双电层：瓷器废水中悬浮颗粒通常带负电，形成稳定的胶体体系。CPAM 分子链上的阳离子基团能够与颗粒表面负电荷相互吸引，中和部分电荷，降低颗粒表面电位，同时压缩颗粒周围双电层厚度，削弱颗粒间静电斥力，促使颗粒相互靠近、聚集，形成较大絮体，为后续沉淀创造条件。

2. 吸附架桥作用：CPAM 分子量较大，分子链伸展性好，当一端吸附在悬浮颗粒表面后，剩余链段可伸展至周围溶液，与其他颗粒碰撞并吸附，如同桥梁般将多个颗粒连接起来，形成三维网状絮凝结构，显著增大絮体粒径与沉降速度，提高悬浮物去除效率。

3. 网捕卷扫效应：在搅拌混合过程中，CPAM 快速水解形成具有一定粘度的凝胶状物质，这些水解产物如同一张细密滤网，在沉淀过程中能够网捕包裹水中细小悬浮颗粒、胶体杂质甚至部分溶解性有机物，实现对废水中多元污染物的共去除，进一步提升净化效果。

四、实验研究与结果分析

（一）实验材料与方法

1. 水样采集：选取陕西省[具体地点]多家具有代表性的瓷器生产企业，涵盖不同工艺环节（如球磨、成型、施釉、清洗等）的废水排放口，采集综合水样，混合均匀后作为实验用水，储存于塑料桶内，并测定其基本水质指标，包括 pH、悬浮物（SS）、COD、BOD₅、金属离子浓度等。

2. 药剂配制：选用不同分子量（[具体分子量范围]）、不同阳离子度（[阳离子度区间]）的市售 CPAM 产品，配制成质量浓度为[X]%的储备液，使用时根据实验设计稀释至所需浓度。

3. 凝聚吸附实验：取若干组 500ml 水样置于烧杯中，调节 pH 至预定值（依据前期探索或企业实际排水 pH 波动范围选取多个点），依次加入不同剂量（[剂量梯度范围]）的 CPAM 溶液，在固定转速（快速搅拌阶段[转速 1]、时间[t₁]；慢速搅拌阶段[转速 2]、时间[t₂]）下进行搅拌混合，静置沉淀[t₃]分钟后，于液面下[采样深度]处取样，分析上清液中各项污染物指标，计算去除率，以评估 CPAM 的凝聚吸附效能。

（二）实验结果

1. 不同分子量与阳离子度 CPAM 对悬浮物去除效果：实验表明，在一定剂量范围内，随着 CPAM 分子量增大、阳离子度升高，对瓷器废水中悬浮物的去除率显著提升。当分子量为[最佳分子量数值]、阳离子度为[最佳阳离子度数值]时，SS 去除率可达[最高去除率数值]%，此时形成的絮体大且密实，沉降速度快，上清液清澈透明。这是因为较大分子量提供了更强的吸附架桥能力，而适宜阳离子度能精准中和颗粒表面电荷，协同促进悬浮物凝聚。

2. CPAM 投加量与污染物去除关系：对于 COD 和 BOD₅指标，随着 CPAM 投加量增加，去除率逐渐上升，但当投加量超过[临界投加量数值]后，去除率增长趋于平缓，甚至因过量投加导致水体粘度增大，部分已形成的絮体可能重新分散，出现返浑现象。这提示在实际工程应用中需严格控制 CPAM 投加量，避免浪费与二次污染。金属离子去除方面，CPAM 对铝、铁等高价金属离子去除效果较好，主要通过共沉淀与网捕卷扫作用实现，在优化投加条件下，铝离子去除率可达[X]%以上，铁离子去除率超[Y]%。

3. pH 值对 CPAM 效能影响：pH 是影响 CPAM 凝聚吸附效能的关键因素之一。在酸性条件下（pH＜[临界 pH 下限]），CPAM 分子链上阳离子活性基团质子化程度高，电荷密度降低，对带负电颗粒的中和能力减弱，絮体形成小且松散，各项污染物去除率偏低；随着 pH 升高至中性附近（pH=[最佳 pH 范围]），CPAM 溶解性良好，电荷特性与废水颗粒电性匹配度提高，凝聚吸附效果最佳；当 pH 过高（pH＞[临界 pH 上限]）时，CPAM 可能水解过度，分子链断裂，同样不利于絮体成长与污染物去除，且部分金属离子易形成氢氧化物沉淀，干扰处理过程。

五、影响因素讨论

1. 水温影响：陕西省地域广阔，瓷器企业分布多样，不同季节水温变化明显。低温时，CPAM 分子运动速率减缓，水解反应变慢，溶液粘度增大，导致其溶解扩散困难，与废水中颗粒碰撞几率降低，凝聚吸附效能受限；高温虽利于 CPAM 水解与反应速率提升，但可能加速药剂分解失效，增加成本。因此，在实际处理中需考虑水温补偿措施，如预热水样或选择适应性强的 CPAM 产品。

2. 搅拌条件优化：搅拌强度与时间直接影响 CPAM 与废水的混合程度及絮体成长过程。快速搅拌阶段若转速不足或时间过短，CPAM 不能迅速均匀分散于水中，局部浓度过高易造成药剂浪费，且无法充分接触悬浮颗粒；慢速搅拌阶段若持续时间不够，已形成的微小絮体难以进一步碰撞聚集长大，影响沉降效果。通过正交实验优化搅拌参数，可确定针对不同水质与 CPAM 型号的最佳搅拌组合，提高处理效率。

3. 水力停留时间与反应池设计：在连续流处理工艺中，水力停留时间（HRT）决定废水在反应池内与 CPAM 充分作用的时长。HRT 过短，反应不彻底，污染物去除率低；HRT 过长，不仅增加基建投资与运行成本，还可能因絮体长时间悬浮导致破碎解体。结合实验数据与现场工况，合理设计反应池容积与流态，确保 HRT 在[合适范围]内，保障处理效果稳定性。

六、工程应用实例与效益分析

（一）应用实例

陕西省[某瓷器产业园区]采用 CPAM 处理瓷器废水工程案例显示，通过前期小试确定最佳药剂配方与运行参数后，建成日处理量