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絮凝剂是指用来将水溶液中小的溶质、胶体或者悬浮物颗粒,变为絮状物沉淀的物质。在水处理的初期,向水中加入絮凝剂,使水中的胶体和悬浮物颗粒絮凝成较大的絮凝体,便于从水中分离出来,从而达到水质净化的目的。这是一种经济有效的水质净化方法。絮凝剂种类多,其广泛应用于水处理、废水处理等领域,通过促进颗粒聚集,提高处理效率。根据组成的不同,可将絮凝剂分为无机絮凝剂和有机絮凝剂。再根据其分子量的大小、官能团的性质以及官能团离解后所带电荷的性质,可将其进一步分为高分子、低分子、阳离子型、阴离子型和非离子型絮凝剂。
1.按化学成分分类:
无机絮凝剂:常见的硫酸铝,硫酸铝钾、氯化铝等,通过提供高价金属离子,电中和颗粒表面电荷,促进聚集。
有机絮凝剂:包括高分子化合物,如聚丙烯酰胺(PAM),通过桥接作用或吸附作用促进凝聚。
复合絮凝剂:结合无机和有机物质,综合利用两者的优势,增强絮凝效果。
天然絮凝剂:来源于自然物质,如阳离子淀粉、海藻酸钠等,具有环保优势。
2.按作用机理分类:
电中和型:通过中和颗粒表面的电荷,减少静电斥力,促进粒子聚集。
桥接聚沉型:高分子链连接多个颗粒,形成大分子网络,增强凝聚效果。
吸附聚沉型:通过表面吸附作用,将颗粒固定在高分子链上,形成大块凝聚体。
3.按用途分类:
用于水处理的絮凝剂:针对饮用水中的悬浮物,提高过滤效率。聚合氯化铝PAC是一种阳离子型无机高分子絮凝剂,通常净水效果明显,在饮用水行业絮凝沉淀速度快,活性好,不需加碱性助剂。
用于废水处理的絮凝剂:处理工业废水中的杂质,降低处理成本。
用于工业生产的絮凝剂:在造纸、采矿等行业中,帮助脱水和提高生产效率。
双氰胺甲醛缩聚物XT-201属阳离子季铵盐高分子除色絮凝剂,集脱色、絮凝和COD去除于一身,用于除色,效果好成本低。可单独使用也可与其它絮凝剂配合使用。在处理印染厂污水时,XT-201配合本公司生产的XT-201C型脱色剂效果更佳.在处理油田废水上,XT-201配合使用本公司生产的XT-201G型脱色剂效果更佳。
絮凝是水处理工艺中常用的技术之一,其主要目的是破坏水中胶体的稳定性,使其沉降,从而去除水中的天然有机物。絮凝的基本理论是有关胶体的解稳方面的,不同的化学絮凝剂进行胶体解稳的方式有所不同。有些絮凝剂具有凝聚剂的功能,有些絮凝剂具有助凝剂的功能,还有一些絮凝剂能通过一种以上的方式解稳胶体。在天然水中存在的无机盐离子或者在水处理中加入的絮凝剂可以通过多种方式影响微粒的稳定性。
絮凝剂作用机理:
3.1电中和作用:絮凝剂提供高价金属阳离子(如Al³⁺、Fe³⁺),中和颗粒表面的负电荷,减少颗粒间的静电斥力,使得颗粒容易接近和碰撞,形成较大的聚集体。通过改变a电位是通过压缩双电层厚度,降低电位,在分散系中加入盐类电解质,将使扩散层中的反离子浓度增大,同时一部分反离子会被挤入S层,双电层电位由此会较迅速地降落,从而引起a电位下降和扩散层厚度被压缩。
3.2吸附架桥在高分子物质浓度较低时,吸附在微粒表面上的高分子长链可能同时吸附在另一个微粒的表面上,通过架桥方式将两个或更多的微粒连接在一起,形成桥梁,促使颗粒聚集成大块的凝聚体。高分子链越长,桥接作用越强,从而导致絮凝,这就是发生高分子絮凝作用的架桥机理。架桥作用的产生,需要微粒上存在空白表面,如果溶液中的高分子物质浓度很大,微粒表面已完全被所吸附的高分子所覆盖,那么微粒无法通过架桥而絮凝。
由架桥机理知道,高分子絮凝剂的分子要能同时吸附在两个以上的微粒上才能产生架桥作用,因此作为絮凝剂的高分子多是均聚物。它们的分子量和分子上的电荷密度也是影响其作用的因素。
3.3专属作用是指非静电性质的作用,如疏液结合、氢键甚至范德华力等。在加入过量电解质时,常常发生表面电荷变号的现象,这是专属作用最明显的证据。在专属作用发生的初期,静电吸引起了促进作用,但是当表面电荷变号后,反离子的进一步吸附是在克服静电排斥下发生的,这证明存在着某种更强的专属作用。
3.4卷扫(网捕)絮凝在水处理中投加水解金属盐(如硫酸铝或三氯化铁)类絮凝剂进行絮凝时,若投量很大,则可能产生大量的水解沉淀物,在这些沉淀物迅速沉淀的过程中,水中的胶粒会被这些沉淀物所卷扫(或网捕)而发生共沉降,这种絮凝作用称为卷扫絮凝。卷扫絮凝作用的产生,需要投加较高量的电解质,还需要较高的pH值及碱度。在发生卷扫絮凝时,若水中胶体粒子的浓度小,则需要投加较多的水解金属盐类,若水中胶体粒子的浓度较大,则只需要投加少量的水解金属盐类。
总结
根据文章上述可知絮凝剂是一类能够通过电荷中和、吸附架桥、网捕卷扫等作用,使水中的悬浮颗粒、胶体物质等聚集成较大絮体并沉降分离的化学药剂。广泛应用于水处理、污泥脱水、矿业、造纸等领域。产品包含了无机絮凝剂(氯化铝)、水处理絮凝剂(聚合氯化铝PAC)、阴离子型絮凝剂(聚丙烯酰胺PAM)等系列。
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