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凝聚剂?絮凝剂?混凝剂?助凝剂?

日期:2018/1/26 15:37:19 来源:巩义市大千净化材料有限公司

    凝聚剂、絮凝剂、混凝剂:

    在混凝处理中,主要是通过压缩双电层和电性中和机理起作用的,所用添加剂常称为凝聚剂;主要通过吸附桥联机理起作用的则称为絮凝剂;同时兼有以上功能的统称为混凝剂。

    常用混凝剂及其性能:

    目前常用的混凝剂有无机金属盐类和有机高分子聚合物两大类。前者主要有铁系和铝系等高价金属盐,如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等;后者则分为人工合成的和天然的两类,如聚丙烯酰胺。

    下表列出了常用铁、铝盐混凝剂的品种和主要性能:

名称

代号

分子式

主要性能

三氯化铁

FC

FeCl3·6H2O

混凝效果不受水温影响,最佳pH6.0~8.4,但在4.0~11范围内仍可使用。易溶解,絮体大而密实,沉降快,但腐蚀性大,在酸性水中易生成HCl气体而污染空气

聚合硫酸铁

PFS

[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m

用量小,絮体生成快,大而密实。腐蚀性比FeCl3小,所需碱性助剂量小于PAC以外的铁铝盐。适宜水温10~50℃,pH5.0~8.5,但在4.0~11范围内仍可使用

精制硫酸铝

AS

Al2(SO4)3·18H2O

Al2(SO4)350~60%。适宜水温20~40℃,pH6.0~8.5。水解缓慢,使用时需加碱性助剂,卫生条件好,但在废水处理中应用较少,在循环水中易生成坚硬的铝垢

聚合氯化铝

PAC

[Al2(OH)n Cl6-n]m

对水温、pH值和碱度的适应性强,絮体生成快且密实,使用时无需加碱性助剂,腐蚀性小。最佳pH值为6.0~8.5,性能优于其它铝盐

聚合硫酸铝

PAS

[Al2(OH)n (SO4)3-n/2]m

使用条件与硫酸铝基本相同,但用量小,性能好。最佳pH值为6.0~8.5,使用时一般无需加碱性助剂

聚硫氯化铝

PACS

[Al4(OH)2n Cl10-2n(SO4)]m

系新型品种,絮体生成快,大而密实。对水质的适应性强,脱色效果优良。最佳pH5.0~9.0,消耗水中碱度小于其它铁铝盐,无需加碱性助剂

    铁和铝的聚合盐,是具有一定碱化度的无机高分子聚合物,与普通铁、铝盐相比,具有投加剂量小、絮凝生成快、对水质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少等一系列优点,因而应用日益广泛。它们的混凝效果除与水质有关外,主要取决于产品的盐基度(也称碱化度)和有效成分。盐基度是指产品分子中OH与金属原子的当量百分比,可用下式表示。

盐基度方程式.jpg

    盐碱度的大小,直接决定着产品的化学组成、混凝效果及诸如聚合度、分子量、分子电荷数、凝聚值、稳定性和溶液的pH值等许多重要性质。一般说来,原水的浊度愈高,pH值愈低,对B值的要求也相应增大;在原水水质一定时,B值愈大,则混凝效果也相应提高。对聚合硫酸铁,要求B=10~13%。对聚合氯化铝,要求B=45~85%。聚合盐的有效成分用Fe2O3和Al2O3的百分含量表示,液体产品一般在10~15%,固体产品为30-40%。

    混凝剂的凝聚能力常用凝聚值来衡量,其含义是使胶体开始脱稳凝聚所需要的最低混凝剂剂量。根据Schulze-Hardy法则,混凝剂所产生的反离子价数愈高,凝聚值就愈小,例如,使负电荷胶体凝聚所需的Na+、Ca2+和Al3+的数量大体呈1∶10-2∶10-3的比例递减。

    有机高分子聚合物

    人工合成的有机高分子絮凝剂都是水溶性的链状高分子聚合物,重复单元中含有较多能强烈吸附胶体和细微悬浮物的官能团,并且应有足够的分子长度和分子量。一般认为链长应大于200μm,分子量应在106以上;当所含基团的电性与胶粒电性相反时,分子量可降低到5×105。

    根据聚合物所带基团能否离解及离解后所剩离子的电性,有机高分子絮凝剂可分为阴离子型、阳离子型和非离子型三类。阴离子型主要是含有—COOM(M为H+或金属离子)或-SO3H的聚合物,如部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)等。阳离子型主要是含有   -NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物,如聚二甲基氨甲基丙烯酰胺(APAM)和聚乙烯吡啶盐等。非离子型是所含基团不发生离解的聚合物,如聚丙烯酰胺(PAM)、甲叉基聚丙烯酰胺(MPAM)和聚氧化乙烯(PEO)等,其中以PAM应用最为普遍。按性状,PAM产品有胶状(含量5~10%)、片状(20~30%)和粉状(90~95%)三种,分子量在5×105~1.2×107之间。PAM在pH>10的NaOH溶液中水解,可得到阴离子聚丙烯酰胺HPAM;而PAM加甲醛和二甲胺催化水解、聚合,便可得到阳离子聚丙烯酰胺APAM。

    天然高分子絮凝剂的应用远不如人工合成的广泛。主要原因是它们的电荷密度小,分子量较低,且容易发生降解而失去活性,其主要品种有淀粉、半乳甘露糖、纤维素衍生物、多糖和动物骨胶五大类。其它如海藻酸钠、丹宁等也有应用。

    有机高分子絮凝剂主要通过吸附桥联发挥作用,其效果取决于分子量、分子几何结构及活性基团的数量和类型。在一般情况下,不论絮凝剂为何种离子型,对不同电号的胶体和细微悬浮物都是有效的。但如为离子型,而且其电号与微粒电性相反,就能起降低ζ电位和吸附桥联的双重作用,絮凝效果可明显提高。其次,离子型絮凝剂所带的同电号基团间的静电斥力能使线性分子由蜷曲变形为伸展形,捕捉范围增大,活性基团也得到充分暴露,从而使絮凝剂分子与微粒之间发生吸附桥联的机率增大。推荐阅读:胶体的脱稳与凝聚

    助凝剂

    为了提高混凝效果,生成粗大、密实、易于分离的絮凝体,特别是在原水水质状况与混凝剂所要求的适宜条件不相适应的情况(如pH值的差异和有干扰物质存在等)下,就需要添加一些辅助药剂。这些药剂统称为助凝剂,按其作用,助凝剂主要有以下三类:

    (1)pH调整剂:在原水pH不符合工艺要求,或在投加混凝剂后pH值发生较大变化时,就需要投加酸性或碱性物质予以调整。常用的pH调整剂有H2SO4、CO2和Ca(OH)2、NaOH、NaCO3等。

    (2)絮体结构改良剂:其作用是加大絮体的粒径、密度和机械强度。这类物质有水玻璃、活性硅酸和粉煤灰、粘土等。前二者主要作为骨架物质来强化低温和低碱度下的絮凝作用;后二者则作为絮体形成核心来加大絮体密度,改善其沉降性能和污泥的脱水性能。

    (3)氧化剂:当原水中的有机物含量较高时,容易形成泡沫,不仅使感观性状恶化,絮凝体也不易沉降。此时,应投加Cl2、Ca(ClO)2、NaClO等氧化剂来破坏有机物。当用FeSO4作混凝剂时,则常用O2和Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,以提高混凝效果。

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