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絮凝剂作用机理

时间:2022-02-06 09:36:04 来源: 浏览|:626次

絮凝剂作用于各个行业中,可分为有机絮凝剂和无机絮凝剂,具有代表性的几个产品有聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、双氰胺甲醛树脂脱色剂等。


主要是带有正(负)电性的基团中和一些水中带有负(正)电性难于分离的一些粒子或者叫颗粒,降低其电势,使其处于稳定状态,并利用其聚合性质使得这些颗粒集中,并通过物理或者化学方法分离出来。一般为达到这种目的而使用的药剂,称之为絮凝剂。

现在多数人认为絮凝作用机理是凝聚和絮凝两种作用过程。凝聚过程是胶体颗粒脱稳并形成细小的凝聚体的过程:而絮凝过程是所形成的细小的凝聚体在絮凝剂的桥连下生成大体积的絮凝物的过程。最近把凝聚作用定义为:中和胶体和悬浮物颗粒表面电荷,使其克服胶体和悬浮物颗粒间的静电排斥力,从而使颗粒脱稳的过程称作凝聚作用。它与颗粒的性质、使用的凝聚剂和脱稳后颗粒是否能形成大的聚集体有关,这里所指的凝聚剂是无机盐、电解质,不包括有机高分子絮凝剂,他又给絮凝作用定义为:胶体和悬浮物颗粒在高分子絮凝剂的作用下、桥连成为粗大的絮凝体的过程,在絮凝过程中伴随着粗大的絮凝体的形成,也存在电荷中和作用。例如,一些有机高分了絮凝和同时具有电荷的中和作用扣颗粒间的桥连形成粗大的絮凝体的桥连作用。还有其他的一些说法,但是除了颗粒大小和颗粒表面带有电荷已被实验所证实外。其他说法和理论都是假设的.尚须用实验证实。

絮凝剂的作用机理

1、凝聚

凝聚:主要是指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程。凝聚的作用机理一般有:压缩双电子层、吸附—电性中和、吸附架桥作用、网捕—卷扫作用四种解释。

1. 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。

2. 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。

3. 吸附架桥作用

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。分为

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
 
4. 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。
网捕—卷扫作用主要是一种机械作用。

2、絮凝

絮凝:絮凝主要是指脱稳的胶体或微小悬浮物聚集成大的絮凝体的过程。

1)异向絮凝(Perikinetic flocculation):由布朗运动所引起的胶体颗粒碰撞聚集。
布朗运动随着颗粒粒径增长而逐渐减弱,当粒径增长到一定尺寸,布朗运动不再起作用。

2)同向絮凝(orthokinetic flocculation):由外力(搅拌)推动所引起的胶体颗粒碰撞聚集。
胶体颗粒在外力作用下向某一方向运动,由于不同胶粒存在速度差,依此完成颗粒的碰撞聚集。

3、混凝
混凝:既有凝聚作用(胶体脱稳)又有絮凝作用(脱稳的胶体或微小悬浮物聚集)的。是凝聚、絮凝两个过程的总称。是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。
也就是说“混凝”包含了从原水投药到水混合、药反应(脱稳、絮凝)再到形成大颗粒的絮凝物的整个过程。而絮凝是指胶体颗粒脱稳后,从形成微小絮凝物形成大絮体的阶段。


一般认为絮凝剂的作用机理以以下三种:

1. 电荷中和。通常认为,在固体粒子的表面存在双电位,双电层的静电性物质由于电荷即ξ电位的产生,相同的固体粒子间互相排斥,阻碍其相互碰撞,而稳定地悬浮在液体中不能沉降。因此加入一种与固体粒子电荷相反的絮凝剂,使其双电层的ξ电位下降,固体颗粒相互接触而絮凝成絮团沉降。
2. 吸附架桥作用。高分子絮凝剂分子量大、链长,沿链的长度有很多活性官能团,因而能吸附多个悬浮固体粒子。当溶液中的聚合物分子的链吸附到某一微粒上时,若有别的微粒靠近,聚合物伸出的链又可以吸附到该微粒上,在两个微粒之间形成桥接。这个基本的絮凝体通过同其它微粒的桥接继续生长,这种絮凝机制即为架桥絮凝。

3. 难溶解物质的沉淀作用。这是由于高分子絮凝剂的阳离子基团,与悬浮的阴离子有机化合物之间的静电相互作用而生成难溶于水的盐,然后形成凝块所致。架桥絮凝在这三种机理中占主要地位



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