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常州聚合氯化铝厂分析聚合氯化铝的混凝原理
2022-03-08 www.bibojs.com
聚合氯化铝是技术成熟、市场销路广阔的絮凝剂。国外聚合氯化铝产品基本上是液体产品,少数粉末产品是通过喷雾干燥生产的。我国固态聚合氯化铝的产量大于液态产品。固体产品的加工技术不同于国外一般的液体生产技术。固体产品及相应的配方和生产工艺是中国原创技术,聚合氯化铝的凝聚原理:
 1、压缩电双层
胶束电双层结构决定了胶粒表面的反离子浓度最大。从胶体颗粒表面向外的距离越大,反离子的浓度越低,最终等于溶液中离子的浓度。当向溶液中添加电解质时,溶液中的离子浓度增加,扩散层的厚度减小。当两个胶体颗粒彼此靠近时,由于扩散层厚度的减小,ζ电位降低,因此它们之间的斥力减小,即溶液中高离子浓度的胶之间的斥力小于低离子浓度的胶之间的斥力。胶体颗粒之间的吸力不受水相组成的影响,但由于扩散层变薄,它们碰撞时的距离减小,因此它们之间的吸力更大。可以看出,斥力和吸引力的合力从斥力变为吸力(斥力势能消失),胶体颗粒可以迅速凝结,这一机制可以更好地解释港口的沉降现象。当淡水进入海水时,盐含量增加,离子浓度增加,携带胶体颗粒的淡水的稳定性降低。因此,粘土和其他胶体颗粒很容易在港口沉积。根据这一机理,当溶液中添加的电解液大大超过冷凝的临界冷凝浓度时,不再有多余的反离子进入扩散层,胶体颗粒不可能改变符号并再次稳定胶体颗粒。该机理通过简单的静电现象解释了电解质对胶体颗粒的失稳作用,但在不稳定过程(如吸附)中没有考虑到其它性质的影响,不能解释一些复杂的失稳现象。如过量使用三价铝盐和铁盐作为混凝剂,但混凝效果降低甚至重新稳定;另一个例子是,与胶体颗粒带具有相同电数的聚合物或大分子有机物可能具有良好的混凝效果:等电态应具有最佳的混凝效果,但在生产实践中经常使用,当电位大于零时,混凝效果最佳。。。等等。
实际上,在水溶液中添加混凝剂对胶体颗粒的失稳涉及胶体颗粒与混凝剂、胶体颗粒与水溶液、混凝剂与水溶液之间的相互作用。它是综合现象。
 2 、吸附电中和
吸附电中和是指不同离子、不同胶体颗粒或链分离分子在颗粒表面的强烈吸附。因为这种吸附中和了部分电荷,减少了静电斥力,所以很容易接近其他粒子并相互吸附。此时,静电吸引通常是这些效应的主要方面,但在许多情况下,其他效应超过静电吸引。例如,当使用Na+和十二烷基铵离子(c12h25nh3+)去除带负电荷的碘化银溶液引起的浊度时,发现具有相同价态的有机胺离子的失稳能力远大于Na+,过量添加Na+不会导致胶体粒子的再稳定,而有机胺离子则不会。当超过一定量时,胶体颗粒会发生再稳定,表明胶体颗粒吸附过多的反离子,将原来的负电荷变成正电荷。当铝盐和铁盐的用量较高时,也会出现再稳定和电荷变化的现象。上述现象可以用吸附电中和。
 3、吸附架桥
吸附架桥机制主要是指高分子材料和胶体颗粒的吸附和架桥。也可以理解,由于中间胶粒的数量不同,两个相同数量的大胶粒被连接在一起。高分子絮凝剂具有线性结构。它们的化学基团可以与胶体颗粒表面的某些部分起作用。当高聚物与胶粒接触时,这些基团可以与胶粒表面反应并相互吸附,而其余的聚合物分子在溶液中延伸,并可以与另一表面上有空位的胶粒吸附,这样,聚合物就起到了桥梁连接的作用。如果胶粒较少,且上述聚合物的延伸部分不能粘附到第二个胶粒上,则延伸部分迟早会被原始胶粒吸附在其他部分上,聚合物将无法桥接,胶粒处于稳定状态。当高分子絮凝剂的用量过大时,胶体颗粒的表面会饱和并重新稳定。如果桥连絮凝的胶体颗粒被长时间剧烈搅拌,桥连聚合物可能会从另一个胶体颗粒的表面分离,并滚回到原始的胶体颗粒表面,导致再稳定状态。
聚合物在胶体颗粒表面的吸附来自各种物理和化学效应,如范德华引力、静电引力、氢键、配位键等,这取决于聚合物和胶体颗粒表面的化学结构特征。这一机理可以解释当使用金属盐(如硫酸铝或三氯化铁)或金属氧化物和氢氧化物(如石灰)作为混凝剂时,具有相同电数的非离子或离子聚合物絮凝剂可以获得良好的絮凝效果的现象。
 4、沉积物网状机理
当剂量足够大,能够快速沉淀金属氢氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3、Mg(OH)2或金属碳酸盐(如CaCO3)时,水中的胶体颗粒在形成过程中会被这些沉淀物网住。当沉淀带正电(Al(OH)3和Fe(OH)3处于中性和酸性pH范围)时,由于溶液中存在阴离子,例如硫酸银离子,沉淀速度会加快。此外,水中的胶体颗粒本身可以作为形成这些金属氧化物沉淀物的核心,因此,混凝剂的最佳用量与被去除物质的浓度成反比,即胶体颗粒越多,金属混凝剂用量较少。
上述四种混凝机理在水处理中通常不是孤立的现象,但可能同时存在。在某些情况下,它们只受某种现象的支配。目前,它们似乎可以用来解释水的凝结现象。

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