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      行業知識

      聚合氯化鋁混凝作用機理詳解

      時間:2020/12/09 點擊:

      各種廢水都是水和水中均勻分布的細小顆粒所組成的分散體系,按照顆粒大小,分散體系可以分成三類:

      1、顆粒尺寸小于1nm的分子和離子為真溶液,它們的尺寸很小,不會引起光線散射,水溶液呈透明狀;

      2、顆粒尺寸為1nm-100nm的稱為膠體溶液;

      3、顆粒尺寸大于100nm的稱懸浮液,膠體溶液與懸浮液中的顆粒能使光散射,水呈渾濁。膠體溶液中的分散物質即為上述的膠體顆粒。

      膠體的脫穩:

      通常情況下,膠體溶液和懸浮液采用混凝方法處理。膠體顆粒保持分散的懸浮狀態的特性稱為膠體的穩定性。膠體因投加電解質使δ電位降低或消除,從而失去穩定性的過程稱為脫穩。

      膠體被壓縮雙電層而脫穩的過程稱為凝聚;膠體脫穩后(或由于高分子物質的吸附架橋作用)聚結大顆粒絮體的過程稱為絮凝?;炷酆托跄齼煞N過程。我們把能起凝聚與絮凝作用的藥劑統稱為混凝劑。

      混凝的機理:混凝可分為壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網捕四種機理。

      (1)壓縮雙電層機理

      由膠體粒子的雙電層結構可知,反離子的濃度在膠粒表面較大,并沿著膠粒表面向外的距離呈遞減分布,終與溶液中離子濃度相等。當向溶液中投加電解質,使溶液中離子濃度增高,則擴散層的厚度將減少。該過程的實質是加入的反離子與擴散層原有反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸咐層中,從而使擴散層厚度減小。

      由于擴散層厚度的減小,∈電位相應降低,因此膠粒間的相互排斥力也減少。另一方面,由于擴散層減薄,它們相撞的距離也減少,因此相互間的吸引力相應變大。使其排斥力與吸引力的合力由斥力為主變成以引力為主(排斥勢能消失),膠粒得以迅速凝聚。

      (2)吸附電中和機理

      膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用,由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷,減少了靜電斥力,降低了§電位,使膠體的脫穩和凝聚易于發生。當二價鋁鹽PAC混凝劑投量過多,混凝效果反而下降的現象,可以用本機理解釋。因為膠粒吸附了過多的反離子,使原來帶的負電荷轉變為正電荷,排斥力變大,從而發生了再穩定現象。

      (3)吸附架橋機理

      吸附架橋作用主要是指鏈狀高分子聚合物在靜電引力、范德華力和氫鍵力等作用下,通過活性部位與膠粒和細微懸浮物等發生吸附橋聯的過程。

      當三價鋁鹽或鐵鹽及其他高分子PAC混凝劑溶于水后,經水解、縮聚反應形成高分子聚合物,具有線形結構。這類高分子物質可被膠粒所強烈吸附。聚合物在膠粒表面的吸附來源于各種物理化學作用,如范德華引力、靜電引力、氫鍵、配位鍵等,取決于聚合物同膠粒表面二者化學結構的特點。因其線形長度較大,當它的一端吸附某一膠粒后,另一端又吸附另一膠粒,在相距較遠的兩膠粒間進行吸附架橋,使顆粒逐漸變大,形成粗大絮凝體。

      (4)沉淀物網捕機理

      當采用硫酸鋁、石灰或氯化鐵等高價金屬鹽類作PAC混凝劑時,當投加量大得足以迅速沉淀金屬氫氧化物[如Al(OH)3、Fe(OH)3]或帶金屬碳酸鹽(如CaCO3)時,水中的膠粒和細微懸浮物可被這些沉淀物在形成時作為晶核或吸附質所網捕。水中膠粒本身可作為這些沉淀所形成的核心時,凝聚劑投加量與被除去物質的濃度成反比,即膠粒越多,金屬凝聚劑投加量越少。

      以上介紹的混凝的四種機理,在水處理中往往可能是同時或交叉發揮作用的,只是在一定情況下以某種機理為主而已。低分子電解質的聚合氯化鋁混凝劑,以雙電層作用產生凝集為主;高分子聚合劑則以架橋聯結產生絮凝為主。故通常將低分子電解質稱為混凝劑,而把高分子聚合物單獨稱為絮凝劑。

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