Bubuk APAM untuk Pengolahan Air

Pada kondisi kualitas air tertentu, penggunaan gabungan bubuk poliakrilamida anionik (APAM) dan flokulan anorganik (seperti PAC, PFS, dll.) mungkin tidak dapat diterapkan karena adanya konflik mekanisme, kegagalan reagen, atau efek samping, dan bahkan dapat memperburuk efek pengolahan. 

Situasi utamanya adalah sebagai berikut: 

1. Lingkungan pH Ekstrim Asam Kuat atau Alkali Kuat (pH < 3 atau pH > 11)

Asam Kuat (pH < 3): Fungsi inti flokulan anorganik (seperti PAC, PFS) bergantung pada kompleks hidroksi polinuklear (seperti produk hidrolisis Al³⁺, Fe³⁺) yang dihasilkan melalui hidrolisis. Kondisi asam kuat menghambat hidrolisisnya, sehingga flokulan anorganik tidak dapat membentuk komponen flokulasi yang efektif dan kehilangan kemampuan penetral muatannya. Di sisi lain, APAM untuk pengolahan air dapat mengalami hidrolisis dan degradasi rantai molekul dalam lingkungan asam kuat (gugus amida terhidrolisis menjadi gugus karboksil, dan asam kuat dapat merusak struktur rantai), sehingga kehilangan fungsi jembatan adsorpsinya. Dalam hal ini, penggunaan gabungan tersebut tidak hanya tidak efektif tetapi juga meningkatkan biaya akibat pemborosan reagen. 

Alkali Kuat (pH ssstt 11): Flokulan anorganik (seperti PAC) akan membentuk garam meta aluminat terlarut (seperti NaAlO₂) dalam kondisi basa kuat, sehingga kehilangan aktivitas flokulasinya. Meskipun bubuk kristal APAM memiliki ketahanan alkali yang sedikit lebih tinggi daripada ketahanan asam kuat, alkali kuat (terutama alkali kuat pada suhu tinggi) dapat menyebabkan rantai molekulnya putus, yang mengakibatkan penurunan berat molekul yang tajam dan ketidakmampuan untuk membentuk flok yang efektif. 

2. Kualitas Air dengan Oksidan Konsentrasi Tinggi (seperti mengandung klorin bebas, hidrogen peroksida, ozon, dll.)

Oksidan (seperti klorin berlebih yang ditambahkan dalam pengolahan limbah, sisa H₂O₂ dari reagen Fenton) dapat merusak rantai molekul bubuk kristal APAM melalui oksidasi (gugus amida poliakrilamida anionik mudah teroksidasi menjadi gugus karboksil, dan bahkan rantai utamanya putus), yang mengakibatkan penurunan berat molekul bubuk kristal APAM secara signifikan dan hilangnya kemampuan menjembatani adsorpsi. Pada saat ini, bahkan jika flokulan anorganik dapat memberikan beberapa efek penetralan muatan, bubuk kristal APAM telah gagal. Penggunaan gabungan tidak hanya gagal mencapai peningkatan sinergis tetapi juga dapat menyebabkan flok menjadi halus dan memiliki kinerja sedimentasi yang buruk karena kemungkinan gangguan produk degradasi (zat molekul kecil) bubuk kristal APAM dengan proses flokulasi flokulan anorganik. 

3. Kualitas Air Salinitas Tinggi (Konsentrasi Elektrolit Tinggi) (seperti air laut, air limbah industri dengan kadar garam tinggi)

Bila air limbah mengandung elektrolit berkonsentrasi tinggi (seperti NaCl, CaCl₂, dan lain-lain, dengan kadar garam ssst 5%): 

Efek penetralan muatan dari flokulan anorganik diganggu oleh ion konsentrasi tinggi: 

Sejumlah besar ion bebas dalam limbah akan melindungi muatan negatif pada permukaan partikel koloid, sehingga menyulitkan ion logam (seperti Al³⁺, Fe³⁺) dari flokulan anorganik untuk bergabung secara efektif dengan koloid, sehingga mencegah terjadinya destabilisasi. 

Bubuk kristal APAM rentan terhadap "salting out": Elektrolit berkonsentrasi tinggi akan mengganggu lapisan hidrasi rantai molekul bubuk kristal APAM, yang menyebabkan penurunan kelarutannya dan bahkan presipitasi, membuatnya tidak dapat tersebar merata dalam air dan kehilangan fungsi penghubungnya. 

Pada saat ini, efek sinergis dari penggunaan gabungan hilang sepenuhnya, dan efeknya jauh lebih buruk daripada menggunakannya sendiri-sendiri (atau bahkan tidak efektif). 

4. Kualitas Air dengan Kandungan Surfaktan Anionik yang Tinggi (seperti air limbah deterjen, air limbah pencetakan dan pewarnaan standar yang berlebihan)

Surfaktan anionik (seperti LAS, natrium dodesil sulfat) bermuatan negatif dan lebih suka bergabung dengan kation (seperti Al³⁺, Fe³⁺) dalam flokulan anorganik untuk membentuk kompleks yang stabil, mengonsumsi flokulan anorganik (sehingga tidak dapat bereaksi dengan partikel koloid dalam limbah). Pada saat yang sama, surfaktan akan membentuk lapisan adsorpsi pada permukaan partikel koloid, mencegah rantai molekul bubuk kristal APAM berikatan dengan partikel, sehingga bubuk kristal APAM tidak dapat menjalankan fungsi penjembatannya. Pada saat ini, penggunaan gabungan gagal karena konsumsi reagen oleh surfaktan, dan flok bahkan mungkin sulit terbentuk karena efek dispersi surfaktan. 

5. Kualitas Air dengan Pelarut Organik Konsentrasi Tinggi atau Polutan Non Polar 

Jika limbah mengandung sejumlah besar pelarut organik (seperti metanol, aseton, toluena) atau polutan non polar (seperti minyak berat, alkana rantai panjang): 

Bubuk kristal APAM merupakan polimer yang larut dalam air dengan kelarutan yang sangat rendah dalam pelarut organik dan akan langsung mengendap, tidak dapat larut dan tersebar, sehingga kehilangan fungsinya. 

Flokulan anorganik (terutama bentuk cair) dapat mengalami gangguan kesetimbangan pelarutan oleh pelarut organik, yang menyebabkan komponen-komponen efektifnya mengendap dan tidak dapat memberikan efek penetral muatannya. Misalnya, jika beberapa air limbah kimia (seperti air limbah cat, air limbah tinta) tidak diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan pelarut organik, penggunaan gabungan bubuk kristal APAM dan flokulan anorganik akan gagal total. 

6. Kualitas Air dengan Ion Logam Berat Konsentrasi Tinggi (seperti Cr⁶⁺, Hg²⁺, Ag⁺)

Beberapa ion logam berat (seperti Ag⁺, Hg²⁺) memiliki sifat pengoksidasi kuat atau pembentuk kompleks: - Logam berat yang sangat teroksidasi (seperti Cr⁶⁺) akan mengoksidasi dan merusak rantai molekul APAM limbah. 

Logam berat pembentuk kompleks (seperti Cu²⁺, Ni²⁺) akan membentuk kompleks stabil dengan gugus amida dari APAM limbah, menyebabkan rantai molekul APAM limbah menggulung dan kehilangan kemampuan menjembataninya. Pada saat yang sama, ion logam berat dapat bereaksi dengan flokulan anorganik (seperti PAC) untuk membentuk endapan yang tidak larut, menghabiskan komponen efektif dari flokulan anorganik. Pada saat ini, penggunaan gabungan tidak hanya tidak efektif tetapi juga dapat meningkatkan kesulitan pengolahan lumpur. Masalah inti dari kondisi kualitas air di atas adalah bahwa mereka menghancurkan kemampuan penetralan muatan flokulan anorganik atau menyebabkan degradasi/inaktivasi rantai molekul APAM sawage, membuat keduanya kehilangan efek sinergisnya. Dalam skenario seperti itu, pertama-tama perlu untuk meningkatkan kualitas air melalui pra-perlakuan (seperti menyesuaikan pH, menghilangkan oksidan/surfaktan, desalinasi, dll.), dan kemudian mengevaluasi apakah penggunaan gabungan tersebut sesuai. Jika biaya praperlakuan terlalu tinggi, jenis reagen perlu diubah (seperti beralih ke PAM non ionik, PAM kationik, atau hanya menggunakan flokulan anorganik efisiensi tinggi).