有机高分子絮凝作用的机理
絮凝剂的作用

絮凝剂的作用絮凝剂主要用于生活饮用水的净化和工业废水,特殊水质的处理(如含油污水,印染造纸污水、冶炼污水,含放射性特质,含Pb,Cr等毒性重金属和含F污水等)。
此外在精密铸造、石油钻探、制革、冶金造纸等方面也有广泛用途。
絮凝剂的作用就是在水处理过程中可以将水中的胶体微粒子相互粘结和聚集在一起的物质,通常絮凝剂分为有机絮凝剂和无机絮凝剂两大类。
给水处理:以地面水为水源时,去除浊度和细菌。
经絮凝沉淀后一般浊度小于10 度。
废水处理工业废水:用于处理一些特殊的废水,脱色、去除悬浮物等絮凝剂的作用:颗粒中较大的粗粒悬浮物可以利用自然沉淀去除,但是更微小的悬浮物,甚至是某些有害的化学离子,特别是胶体粒子沉降得很慢,甚至能在水中长期保持分散的悬浮状态而不能自然下沉,难以用自然沉淀的方法从水中分离除去。
絮凝剂的原理是破坏这些细小颗粒的稳定性,使其互相接触而凝聚在一起,形成絮状物,并下沉分离。
印染废水处理:适用于含颜料、分散染料、水Word文档 1溶性分子量较大的等染料废水处理。
絮凝剂的选择与染料种类有关,需做絮凝试验。
可以单独用无机絮凝剂,也可和有机高分子絮凝剂联用。
采用PAC絮凝剂,投加量为140mg/L 时,TOC 去除率为68%。
含油废水处理:乳化油颗粒小、表面带电荷,加絮凝剂,压缩双电层,通常采用混凝气浮工艺。
当投加单个絮凝剂处理效果不理想时,还可以投加助凝剂或者可以考虑两种絮凝剂按比例混合投加。
更多文档就在论文港 絮凝剂的选择废水处理中如何选择絮凝剂要根据具体行业的废水的特性来选择,同时还要看在哪个环节添加絮凝剂,做何用途。
一般选择无机絮凝剂时要考虑废水的成分及PH 等,然后选择最适合的一种(铁盐、铝盐或铁铝盐、硅铝盐、硅铁盐等)。
在选择有机絮凝剂时(比如:聚丙烯酰胺 PAM),主要是看要用到阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺还是非离子聚丙烯酰胺。
阴离子聚丙烯酰胺依据水解度不同一般分弱阴、中阴、强阴。
课件2絮凝剂与助凝剂的简介

固体细粉
有机絮凝剂(表 阴离子型 面活性剂)
阳离子型 高分子絮凝剂 阴离子型 阳离子型 非离子型
1、铝盐絮凝剂
常用作铝盐的絮凝剂有硫酸铝、明矾、聚合氯化铝、 工业废水专用混凝剂等。 絮凝剂的效果在很大程度上决定于它的存在形态是否 能对水中的胶体颗粒发挥最有效的絮凝作用。因为天 然水中的粘土胶体带有一定的负电荷,所以絮凝剂的 形态只有是适当正电荷适当聚合度的羟基多核络合离 子,才能同时起电性中和及吸附架桥等各种作用,取 得最优絮凝效果 聚合氯化铝也叫聚氯、聚合铝、聚氯化铝或碱式氯化 铝,简称PAC,它是由简单的中间产物连接而成的高分 子化合物,它与传统的无机絮凝剂硫酸铝相比,有以 下优点:
二、分类及特点
絮凝剂的种类很多,可以分为: 1、无机絮凝剂 2、有机絮凝剂 3、高分子絮凝剂 现将常用的絮凝剂列于下表
分类
无机絮凝剂及无 无机盐类 机聚合絮凝剂
絮凝剂
硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁、氯酸钠、三氯化铁(铁盐 絮凝剂)、聚合氯化铝(铝盐絮凝剂)、工业废水专用 混凝剂(铝盐絮凝剂)、聚合硫酸铁(铁盐絮凝剂)、 聚氯化铝铁(铁盐絮凝剂) 高岭土、膨润土、酸性白土、炭黑、飘尘 十二烷基苯磺酸钠、松香酸钠、月桂酸钠、硬脂酸钠、 油酸钠 氯化烷基三甲基铵、十八烷基二甲基二本二乙基酮 阴离子聚丙烯酰胺(PAM),500万—2000万不同分 子量的PAM 低离子度、中离子度及高离子度类型的阳离子聚丙烯酰 胺 非离子聚丙烯酰胺
(3)微粒的水化作用。由于胶体带有正电荷,具 有极性的水分子便定向的吸附在带电荷的胶体颗粒 周围而形成一层水化膜,阻止微粒间相互接触,使 胶体在热运动时不能黏合,保持微粒状态悬浮不沉。
2、絮凝原理 消除或减弱胶体稳定性的作用称为胶体的脱稳。脱 稳的胶体能够聚结成较大的颗粒而迅速与水分离开来。 胶体的的脱稳通常是由于以下三个方面的作用。
微生物絮凝

微生物絮凝剂在水处理中的应用摘要:微生物絮凝剂法广泛应用于水处理中。
本文主要论述了微生物絮凝剂的分类,絮凝机理,影响絮凝活性的因素及在水处理中的应用。
关键词:微生物絮凝剂;水处理;应用1 前言随着水处理技术的发展,絮凝剂的研究和应用越来越受到重视。
微生物絮凝剂是某些微生物在特定的培养条件下,生长到一定阶段而产生的有絮凝活性的次生代谢物质,可作为一种新型水处理剂,具有安全、高效、易生物降解等特性[1]。
微生物絮凝剂多数相对分子质量较大(104~106),分离纯化的微生物絮凝剂主要有多聚糖、糖蛋白、糖脂、脂蛋白、DNA、RNA、纤维素等,其中以多聚糖和糖蛋白类物质占绝大多数[2]。
2 微生物絮凝剂的分类1) 直接利用微生物细胞的絮凝剂,如某些细菌。
其中霉菌、放线菌和酵母,它们大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中。
2) 利用微生物细胞提取物的絮凝剂,如酵母细胞壁的葡聚菌、甘露聚糖、蛋白质和N-乙酸葡萄糖胶等成分均可以作为絮凝剂。
3) 利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂,微生物细胞分泌到细胞外的代谢产物,主要有细菌的荚膜和粘液质,除水分外,其余主要成分为多糖及少量的多肽、蛋白质、脂类及复合物,其中多糖在某种程度上可作为絮凝剂[3]。
3 微生物絮凝剂的絮凝机理微生物絮凝剂在液体介质中主要通过其电荷性质和高分子特性使胶体脱稳、絮凝沉淀、固液分离。
研究工作者已经提出多种絮凝机理,其中以“桥联作用”机理最为人们所接受。
3.1 “桥联作用”机理该学说认为微生物絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力,同时吸附多个胶体颗粒,在颗粒间产生“架桥”现象,并形成一种网状的三维结构而沉淀下来。
Lee等以吸附等温线和ζ电位测定表明,环圈项圈藻PCC-6720所产生的絮凝剂对膨润土絮凝过程是以“桥联作用”机理为基础的。
电镜照片显示细菌之间有胞外聚合物搭桥相连,正是这些桥使细胞丧失了胶体的稳定性而紧密聚合并在液体中沉淀下来。
3.2 “电性中和”机理胶体粒子的表面一般带有负电荷,当带有一定正电荷的链状生物大分子或水解产物靠近胶粒表面时,将会中和胶粒表面的一部分负电荷,减少静电斥力,从而使胶粒间因发生碰撞而凝聚。
生物分离工程复习笔记

生物分离工程复习笔记生物分离工程内容:1.生物分离工程概念、特点、操作流程等;2.生物分离中常用到的分离操作方法,其概念、原理、特征、适用对象、注意事项、优缺点、使用实例等;3.常用方法的比较;基本知识点(一)一.生物分离工程概述1,生物分离工程(P1)生物分离工程是指从发酵液、反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。
它描述了生物产品分离、纯化过程的原理、方法和设备,又称为生物工程下游技术。
特征:应用面广;种类繁多,结构功能复杂,生物活性各异;目的产物在初始物料中的含量低;原料中目标产物浓度越低,所需能耗越高,分离过程成本越大;始物料成分复杂,常需多个步骤,产品总收率低;易变质、易失活、易变性,对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等非常敏感;产品的质量要求高,尤其是药品等2.传统生化产品和基因工程产品在提取和精制上的差异(P1)(了解)1)传统生化产品都为小分子(工业用酶除外,但它们对纯度要求不高、提取方法较简单).其理化性能(如平衡关系等)数据都为已知,因此放大比较有根据;基因工程产品大多为大分子,必要数据缺乏,放大多凭经验。
2)由于第一代基因工程产品都以E.coli作为宿主,表达产品处于胞内,提取前需将细胞破碎,细胞内物质释放出来,给提取增加了很多困难;而发酵液中的产物,浓度较低,杂质又多,且一般大分子较小分子不稳定(易失活,如对剪切力),故提取较困难。
3)大分子(蛋白质)的分离主要困难在于杂蛋白的分离,由于蛋白质都内氨基酸所构成,所以性质相似,分离主要依靠高分辨力的精制方法,如色谱分离等。
3.生物技术下游加工过程的一般流程和单元操作(P4)1)一般工艺流程一般来说,下游加工过程含培养液(发酵液)的预处理和固液分离;初步纯化(提取);高度纯化(精制);最后纯化。
第1 页共1 页生物分离工程2)具体过程1发酵液预处理和固液分离○过滤和离心是预处理最基本的单元操作。
絮凝剂性能参数

絮凝剂性能参数絮凝剂是甘蔗糖厂普遍使用的药剂,用以加速蔗汁沉降和提高清汁质量。
近年来,国内外糖业界籍助于现代絮凝剂的良好性能,研究开发了多种新的气浮清净工艺流程,显著地提高了制糖工业的科技水平。
絮凝剂的品种和性能也有很大的发展与提高,它在制糖工业中发挥着越来越重要的作用。
1、絮凝剂的种类絮凝剂有不少品种,其共通特点是能够将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块。
它们都是含有大量活性基团的高分子有机物,主要有三大类:1、以天然的高分子有机物为基础,经过化学处理增加它的活性基团含量而制成。
2、用现代的有机化工方法合成的聚丙烯酰胺系列产品。
3、用天然原料和聚丙烯酰胺接枝(或共聚)制成。
某些天然的高分子有机物例如含羧基较多的多聚糖和含磷酸基较多的淀粉都有絮凝性能。
用化学方法在大分子中引入活性基团可提高这种性能,如将一种天然多糖进行醚化反应引入羧基、酰胺基等活性基团后,絮凝性能较好,可加速蔗汁沉降。
将天然的高分子物质如淀粉、纤维素、壳聚糖等与丙烯酰胺进行接枝共聚,聚合物有良好的絮凝性能,或兼有某些特殊的性能。
国内研制的一些产品,曾在几个糖厂试用,有较好效果。
目前在国内外糖厂使用最广泛的絮凝剂,是合成的聚丙烯酰胺系列产品,它们的发展提高较快,在制糖工业的多种流程中普遍使用。
聚丙烯酰胺(polyacrylamide),常简写为pam(过去亦有简写为php)。
糖厂近年使用的各种pam,实质上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸钠经过共聚反应生成的高分子产物,有一系列的产品。
丙烯酰胺的分子式为:ch2 = ch-conh2丙烯酸钠的分子式为:ch2 = ch-coona聚合物的分子式为:conh2coona——ch2-ch————ch2-ch————m n式中的m与n分别代表丙烯酰胺与丙烯酸钠的相对数量。
它们的比例对聚合物的性质有很大的影响。
通常将n对(m+n)的百分比称为阴离子度或羧基比率,以前通常称它为水解度:n阴离子度=× 100%n + m因为-coona基团在水溶液中容易离解出na+而留下负电基-cooˉ,使大分子带负电,它们亦称为阴离子聚合电解质。
混凝机理

3.2混凝机理3.2.1 胶体的凝聚机理凝聚主要是指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程。
压缩双电层作用根据DLVO理论,加入含有高价态正电荷离子的电解质时,高价态正离子通过静电引力进入到胶体颗粒表面,置换出原来的低价正离子,这样双电层仍然保持电中性,但正离子的数量却减少了,也就是双电层的厚度变薄,胶体颗粒滑动面上的ξ电位降低。
当ξ电位降至0时,称为等电状态,此时排斥势垒完全消失。
ξ电位降至某一数值使胶体颗粒总势能曲线上的势垒Emax=0,胶体颗粒即发生聚集作用,此时的ξ电位称为临界电位ξk。
叔采-哈代法则:起聚沉作用的主要是反离子,反离子的价数越高,其聚沉效率越高。
聚沉值:在指定情形下使一定量的胶体颗粒聚沉所需的电解质的最低浓度,以mmol/dm3为单位。
一般情况下,聚沉值与反离子价数的六次方成反比,即符合:(3.1)双电层压缩机理不能解释加入过量高价反离子电解质引起胶体颗粒电性改变符号而重新稳定的现象,也解释不了与胶体颗粒代相同电荷的聚合物或高分子有机物也有好的聚集效果的现象。
吸附—电性中和胶体颗粒表面吸附异号离子、异号胶体颗粒或带异号电荷的高分子,从而中和了胶体颗粒本身所带部分电荷,减少了胶粒间的静电引力,使胶体颗粒更易于聚沉。
驱动力包括静电引力、氢键、配位键和范德华力等。
可以解释水处理中胶体颗粒的再稳定现象。
吸附架桥作用(Bridging)分散体系中德胶体颗粒通过吸附有机物或无机高分子物质架桥连接,凝集为大的聚集体而脱稳聚沉。
①. 长链高分子架桥②. 短距离架桥三种类型:①. 胶粒与不带电荷的高分子物质发生架桥,涉及范德华力、氢键、配位键等吸附力。
②. 胶粒与带异号电荷的高分子物质发生架桥,除范德华力、氢键、配位键外,还有电中和作用。
③. 胶粒与带同号电荷的高分子物质发生架桥,“静电斑”作用胶体保护示意图网捕—卷扫作用投加到水中的铝盐、铁盐等混凝剂水解后形成较大量的具有三维立体结构的水合金属氧化物沉淀,当这些水合金属氧化物体积收缩沉降时,象筛网一样将水中胶体颗粒和悬浊质颗粒捕获卷扫下来。
水处理过程中化学絮凝的原理和应用
水处理过程中化学絮凝的原理和应用摘要:絮凝沉降(或浮上)进行固液分离的方法是目前水处理技术中重要的分离方法之一,采用水溶液高聚物为絮凝剂来处理工业废水、生活废水、工业给水、循环冷却水、民用水时,具有促进水质澄清,加快沉降污泥的过滤速度,减少泥渣数量和滤饼便于处置等优点[1]。
本文介绍了采用絮凝剂絮凝的原理、絮凝剂的分类、在生产生活中的应用以及研究进展。
关键词:絮凝剂原理应用共聚物衍生物一、化学絮凝原理絮凝剂的化学絮凝原理是假设粒子以明确的化学结构凝集,并由于彼此的化学反应造成胶质粒子的不稳定状态。
当发生凝结作用时,胶体粒子必失去稳定作用或发生电性中和,不稳定的胶体粒子再互相碰撞而形成较大的颗粒。
当加入絮凝剂时,它会离子化,并与离子表面形成价键。
为克服离子彼此间的排斥力,絮凝剂会由于搅拌及布朗运动而使得粒子间产生碰撞,当粒子逐渐接近时,氢键及范德华力促使粒子结成更大的颗粒。
碰撞一旦开始,粒子便经由不同的物理化学作用而开始凝集,较大颗粒粒子从水中分离而沉降[2]。
二、化学絮凝剂的简述在絮凝过程中用到的助剂称为絮凝剂。
絮凝剂有不少品种,其共通特点是能够将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块。
化学絮凝剂简述如下。
1.无机絮凝剂1.1无机絮凝剂的分类和性质[3]无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两大类。
在传统的铝盐和铁盐的基础上发展合成出聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等新型的水处理剂,它的出现不仅降低了处理成本,而且提高了功效。
这类絮凝剂中存在多羟基络离子,以oh-为架桥形成多核络离子,从而变成了巨大的无机高分子化合物,无机聚合物絮凝剂之所以比其他无机絮凝剂能力高、絮凝效果好,其根本原因就在于它能提供大量的如上所述的络合离子,能够强烈吸附胶体微粒,通过粘附、架桥和交联作用,从而促使胶体凝聚。
同时还发生物理化学变化,中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷,降低了zeta电位,使胶体粒子由原来的相斥变成相吸,破坏了胶团的稳定性,促使胶体微粒相互碰撞,从而形成絮状混凝沉淀,而且沉淀的表面积可达(200~1000)m2/g,极具吸附能力。
PAC 及PAM详细介绍
PAC及PAM详细介绍一.PAC聚合氯化铝与其它混凝剂相比,具有以下优点:应用范围广,适应水性广泛。
易快速形成大的矾花,沉淀性能好。
适宜的PH值范围较宽(5-9间),且处理后水的PH值和碱度下降小。
水温低时,仍可保持稳定的沉淀效果。
碱化度比其它铝盐、铁盐高,对设备侵蚀作用小。
聚合氯化铝[中文名称]聚合氯化铝(简称聚铝)也称碱式氯化铝[英文名称]Polyaluminium Chloride,缩写为PAC[分子式][ Al2(OH)nCl6-n]m[技术标准]产品质量符合国家GB15892-2003标准主要特点该产品是一种无机高分子混凝剂。
主要通过压缩双层,吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用,使水中细微悬浮粒子和胶体离子脱稳,聚集、絮凝、混凝、沉淀,达到净化处理效果。
使用方法将该产品(固体)与常温水按1/3的重量比边搅拌边投加,至完全溶解后,再加水稀释到所需要浓度,原水浓度100~500mg/时投加量为3~6mg/I.具体投加时,应根据水质情况进行水试,选出最佳投加量而后投用。
包装及储存固体为25KG袋装,内层塑料薄膜,外层塑料编织袋,产品应存放在室内干燥,通风、阴凉处,且勿受潮。
主要应用PAC是水净化领域的重要混凝剂,对低温、低浊及高浊水具有高效净化作用,但是由于其单体与有机物反应会生成危害人体健康的物质,所以保证其纯度在水净化中显得很重要。
物化性质:液体产品为无色、淡黄色、淡灰色或棕褐色透明或半透明液体,无沉淀。
固体产品是白色、淡灰色、淡黄色或棕褐色晶粒或粉末。
产品中氧化铝含量:液体产品>8%,固体产品为20%-40%,碱化度70%-75%。
安全卫生与防护:水处理剂聚合氯化铝产品有腐蚀性,如不慎溅到皮肤上,要立即用水冲洗干净。
生产和使用本品的人员要穿工作服、戴口罩、手套、穿长筒胶靴。
生产设备要密封,车间通风应良好。
水处理剂聚合氯化铝产品无燃烧和爆炸危险。
聚合氯化铝的好坏判断可以根据国标gb15892-2009判断。
混凝沉淀及絮凝剂选择
合成高分子絮凝剂具有分子量高、絮凝能力强、使用方便等优 点,但同时也存在成本高、残余单体具有毒性等问题。
03
天然高分子絮凝剂主要包括淀粉、木质素、壳聚糖等,其优点在 于环保、安全、易生物降解,但同时也存在絮凝能力相对较弱的
问题。
高分子絮凝剂
高分子絮凝剂主要包括阳离子型、阴离子型、非离子型和两性型等种类。
02
絮凝剂种类及选择
无机絮凝剂
无机絮凝剂主要包括铁盐、铝盐等传 统无机盐类,其作用机理主要依赖于 离子之间的电中和作用和双电层压缩 。
无机絮凝剂具有原料易得、价格低廉 等优点,但同时存在投加量大、腐蚀 性强、含盐量高等缺点。
有机絮凝剂
01
有机絮凝剂主要包括合成高分子絮凝剂和天然高分子絮凝 剂两大类。
对有机物去除的影响
总结词
混凝剂对有机物的去除效果因有机物的性质而异,对于某些溶解度较小的有机物,混凝剂能够提高其 去除率。
详细描述
对于一些溶解度较小的有机物,混凝剂可以通过吸附架桥作用将其从水中去除。但对于一些溶解度较 大的有机物,混凝剂的作用相对较小,可能需要结合其他处理方法进行去除。
对总磷的去除影响
要点二
详细描述
传统的混凝沉淀技术虽然成熟,但处理效率不高,能耗大 ,占地面积大。因此,研究新的混凝剂、优化反应条件和 提高设备效率是未来的重要研究方向。此外,开发新型的 沉淀池和澄清器也是重要的研究方向。
混凝沉淀与其他工艺的联合应用
总结词
为了更好地满足处理要求和提高处理效率, 混凝沉淀常常与其他工艺联合应用。
混凝沉淀是一种常用的水处理方法, 广泛应用于工业和城市污水处理、饮 用水处理等领域。
混凝沉淀的原理
混凝剂投加到水中后,通过电性中和、吸附架桥等作用,使水中悬浮物和胶体颗 粒脱稳,聚集成为较大的絮状物,从而容易沉降和分离。
pam加药
PAC是常用的无机盐混凝剂,是聚合氯化铝,PAM是国内常用的非离子型高分子絮凝剂,分子量150万-900万,商品浓度一般为8%。
PAC的作用是通过它或者它的水解产物的压缩双电层、电性中和、卷带网捕以及吸附桥连等四个方面的作用完成的,将能被氧化剂氧化造成COD的颗粒物质沉淀下来过滤掉,从而降低了COD,颗粒物质的沉淀,毫无疑问的降低了ss,所谓BOD是指水中有机物被好氧微生物分解时所需要的氧量,它反应了在有氧的条件下水中可生物降解的有机物量,如果说这些有机物被沉淀去除的话BOD就会降低。
而PAM是高分絮凝剂,有机高分子絮凝剂具有在颗粒间形成更大的絮体由此产生的巨大表面吸附作用。
降低水中的各项指标的原理同上。
出现絮体是因为PAM的絮凝作用啊。
哪有你这样用的,都是先加PAC,混合均匀后再加PAM。
先看看书再去做,不然会丢脸的。
[中文名称] 聚合氯化铝(简称聚铝)也称碱式氯化铝[英文名称] Polyaluminium Chloride,缩写为PAC[分子式] [AL2(OH)LnCL6-n]m[技术标准] 产品质量符合国家GB15892-2003标准【主要特点】聚合氯化铝与其它混凝剂相比,具有以下优点:应用范围广,适应水性广泛。
易快速形成大的矾花,沉淀性能好。
适宜的PH值范围较宽(5-9间),且处理后水的PH值和碱度下降小。
水温低时,仍可保持稳定的沉淀效果。
碱化度比其它铝盐、铁盐高,对设备侵蚀作用小。
该产品是一种无机高分子混凝剂。
主要通过压缩双层,吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用,使水中细微悬浮粒子和胶体离子脱稳,聚集、絮凝、混凝、沉淀,达到净化处理效果。
【理化指标】该产品是一种无机高分子混凝剂。
主要通过压缩双层,吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用,使水肿细微悬浮粒子和胶体离子脱稳,聚集、絮凝、混凝、沉淀,达到净化处理效果。
【使用方法】将该产品(固体)与常温水按1/3的重量比边搅拌边投加,至完全溶解后,再加水稀释到所需要浓度,原水浓度100~500mg/时投加量为3 ~6mg/I.具体投加时,应根据水质情况进行水试,选出最佳投加量而后投用。
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有机高分子絮凝作用的机理
胶体因电位降低或消除,从而失去稳定性的过程称为脱
稳。脱稳后的胶粒形成细小絮体的过程称为凝聚,凝聚过程
产生的脱稳或未完全脱稳的微粒相互碰撞,进一步集聚较大
颗粒絮体的过程叫絮凝。在实际过程中,两种过程很难截然
分开,往往是同时发生的。不同的化学药剂能使胶体以不同
的方式脱稳,凝聚或絮凝。归纳起来有以下四种絮凝机理。
即压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥和沉淀物网扑机理。
1、压缩双电层。有些絮凝剂与胶粒之间的相互作用纯
属静电性质,与胶粒所带原始电荷符号相同的离子被排斥,
抗衡离子(异电荷离子)则被吸引,在脱稳中其他性质的相
互作用并不重要,而是由不同于胶体所带电荷的离子所引起
的,抗衡离子通过压缩环绕的胶粒周围的扩散层而实现脱
稳。溶液中的电解质浓度越高,相应的扩散层中抗衡离子的
浓度也越高,为维持电中和所要求的扩散层体积因而就减
小,活化能垒就消失。当扩散层厚度为零时,脱稳最有效。
2、吸附电中和机理。吸附电中和作用指胶粒表面对异
号离子、异号胶粒或链状分子带异号电荷的部位有强烈的吸
附作用,由于这种吸附作用中和了他的部分电荷,减少了静
电斥力,因而容易与其他颗粒接近而相互吸附,此时静电引
力常是这些作用的主要方面。因而当胶粒吸附了过多的反离
子时,使原来带的负电荷转变成带正电荷,胶粒会发生再稳
现象,这是与压缩扩散层不同的地方。吸附电中和作用要求
聚合物药剂提供与待处理污水中带点颗粒电性相反的电荷,
因而分子链上的电荷密度、均匀度等直接影响絮凝的效果。
3、吸附架桥机理。主要是指链状高分子聚合物在静电
引力、范德华力和氢键力作用下,通过活性部位与胶粒或细
微悬浮物等发生吸附桥连的过程。
高分子絮凝剂具有线性结构,他们具有能与胶粒表面某
些部位起作用的化学基团,当高聚物与胶粒接触时,基团能
与胶粒表面产生特殊的反应而相互吸附,而高聚物分子的其
余部分则伸展在溶液中可以与另一个表面有空位的胶粒吸
附,这样聚合物就起到了架桥连接作用。加入胶粒少,聚合
物伸展部分粘不到第二个胶粒,则这个胶粒迟早要被原先的
胶粒吸附在其他部位上,这个聚合物就起不了架桥作用了,
而胶粒又处于稳定状态,高分子絮凝剂投加量过大时,会使
胶粒表面饱和产生再稳现象,已经架桥絮凝的胶粒,如收到
剧烈的长时间的搅拌,架桥聚合物可能从另一胶粒表面脱
开,又卷回原来胶粒所在表面,造成再稳状态。
对于带负电的溶胶溶液,阳离子型高分子絮凝剂可以同
时起到降低溶胶电位和吸附架桥作用,故有良好的絮凝作
用。
4、沉淀网捕机理。当金属盐(如硫酸铝和氯化铁)或
金属氧化物和氢氧化物做絮凝剂时,当投加量打得足以迅速
沉淀金属氢氧化物或金属碳酸盐时,水中的胶粒可被这些沉
淀物形成时所网捕。此外水中胶粒本身作为这些金属氢氧化
物形成的核心,所以凝聚效果最佳投放量与被去除物质的浓
度成反比。
聚丙烯酰胺系列有机高分子絮凝剂的絮凝机理
(1)架桥絮凝作用。絮凝剂投加到水中后,在弱酸性
条件下,形成季铵阳离子,吸附带负电荷的胶体颗粒,由于
分子链比较长,在水中呈弯曲扭转的状态存在,絮凝剂像桥
梁一样,搭在两个或多个胶体或微粒上,并用自身的-CONH
2
及季铵离子等活性集团与胶体或微粒表面起作用,从而将胶
体或微粒连接形成絮凝团,形成胶体-高分子-胶体的絮凝
剂,使胶体粒子克服势能垒而聚结在一起沉降下来。
(2)压缩双电层。在酸性条件下,絮凝剂与水中的氢
离子结合形成阳离子季铵盐,与带负电荷的油颗粒发生中
和,使带负电含油胶粒表面的扩散双电层被压缩,静电斥力
减少,彼此间排斥势能相应降低,相互碰撞时就容易聚结在
一起而沉降。
(3)吸附基团的键合作用。首先,在弱酸性条件下形
成季铵阳离子,通过静电作用迅速吸附带负电的胶体颗粒在
搅拌条件下,絮凝剂在水中展开后,与水中的胶体或微粒充
分接触,分子链上有很多活性集团,能与胶体或颗粒形成氢
键而结合,所以能吸附两种以上的胶体或微粒,在借助自身
的长链特征把胶体和微粒连接在一起,因此密度相对变大,
使沉淀下来
(4)絮凝剂在水中溶胀过程中,具有三维空间立体结
构,分子链比较长,扭曲旋转,像一张网一样,从水中将未
沉降的颗粒或胶体捕获而拖带下来,沉积到水底。