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聚合氯化铝混凝原理

2022-04-15 00:30:34 合肥鸿昇自动化科技有限公司 阅读

聚合氯化铝由一系列不同聚合度的无机高分子化合物组成,具有良好的形态分布。主要成分是AI4(OH)24(H2O)24(H2O)127+,这是一种具有Keggin结构的高电荷聚合物环链。对水中的胶体和颗粒具有高度的电中和和架桥作用,能强力去除微量毒物和重金属离子,性能稳定。在水中,瞬间中和胶粒的负电荷,使胶粒不稳定,迅速凝聚,进一步架桥形成絮体,迅速沉淀。

1.聚合氯化铝简称PAC,又称聚合氯化铝、复合聚合氯化铝、碱式氯化铝。

2.分子式:【AL2(OH)nCL6-n?XH2O]m,其中:1≤n≤5,m≤10。

3.分子量:2000左右。

4.检验方法:按国际标准GB15892-2003。

5.聚合氯化铝无毒、无害、无味,易溶于水,液态产品为黄色或淡黄色或无色液体;固体产品为白色或淡黄色粉末状树脂固体,易吸收空气中的水分。

聚合氯化铝净水技术已得到广泛应用。让我们来看看它已经应用于哪些行业:

1.城市供水用河流、水库和地下水的净化。

2.工业供水和工业循环水的净化。

3.城市污水的净化。

4.工业印染、造纸、制糖、制革、肉类加工、洗煤、冶金、洗矿、制药等行业的水净化。、以及含氟、油和重金属的废水净化。

5.从工业洗煤废水中回收煤粉和从陶瓷制造业中回收高岭土。

6.医药精制、甘油精制和糖液精制。

7.水泥快速凝固并浇铸。

8.鞣制皮革和布料的抗皱。

9.化妆品原料。

10.催化剂载体。

11.纸张施胶。

聚合氯化铝的混凝原理;

1.压缩双电层

胶束双电层的结构决定了胶束表面抗衡离子的浓度越大,离胶束表面越远,抗衡离子的浓度越低,最终等于溶液中离子的浓度。

当向溶液中加入电解质以增加溶液中的离子浓度时,扩散层的厚度减小。当两个胶粒相互靠近时,由于扩散层厚度减小,ξ电位降低,它们之间的相互排斥力减小,即溶液中离子浓度高的胶粒之间的排斥力小于离子浓度低的胶粒之间的排斥力。胶体颗粒之间的吸引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,所以它们之间的吸引力大。

可以看出,斥力和引力的合力由斥力变为引力(斥力势能消失),胶粒可以迅速凝聚。

这种机制可以更好地解释港湾的淤积现象。淡水进入海水,含盐量增加,离子浓度增加,淡水携带的胶粒稳定性降低,因此粘土等胶粒容易在港湾沉积。

根据这一机理,当溶液中加入的电解质超过混凝的临界浓度时,就不会再有多余的抗衡离子进入扩散层,胶粒也不可能改变其符号而再次稳定下来。

这种机理是用纯静电现象解释电解质对胶体颗粒失稳的影响,但没有考虑失稳过程中其他性质(如吸附)的影响,因此不能解释其他复杂的失稳现象。

实际上,在水溶液中加入混凝剂使胶粒失稳的现象,涉及到胶粒与混凝剂、胶粒与水溶液、混凝剂与水溶液之间的相互作用,是一种综合现象。

2.吸附中和

吸附中和是指颗粒表面对不同数目离子、不同数目胶体颗粒或链状离聚物带不同数目电荷的部分有很强的吸附作用。因为这种吸附作用中和了它的一部分电荷,减少了静电斥力,所以很容易接近其他粒子,相互吸附。

这时候静电引力往往是这些作用的主要方面,但很多时候其他作用超过了静电引力。

当铝盐和铁盐的用量较高时,也会出现重新稳定和电荷符号改变的现象。上述现象可以用吸附中和机理来解释。

3.吸附桥接

吸附架桥的机理主要是指聚合物和胶体颗粒的吸附和架桥。也可以理解为两个相同数目的大胶粒连在一起,是因为中间有一个不同数目的胶粒。

高分子絮凝剂具有线性结构,它们具有可以作用于胶体颗粒表面某些部分的化学基团。当聚合物与胶粒接触时,基团可以与胶粒表面发生特殊反应,相互吸附,而其余的聚合物分子在溶液中伸展,可以与另一面带有空位的胶粒吸附,从而聚合物起到了架桥作用。

如果胶粒很少,聚合物的延伸部分无法附着在第二个胶粒上,那么迟早这个延伸部分会被原来的胶粒吸附在其他部分上,这个聚合物无法起到架桥作用,胶粒处于稳定状态。

高分子絮凝剂用量过大时,胶粒表面会饱和,然后趋于稳定。如果长时间剧烈搅拌已经桥联和絮凝的胶体颗粒,桥联聚合物可能从另一个胶体颗粒的表面分离,并滚回到原始胶体颗粒的表面,导致重新稳定的状态。

聚合物在胶体颗粒表面的吸附来自各种物理和化学作用,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粒子的化学结构特征。这一机理可以解释电数相同的非离子型或离子型高分子絮凝剂能获得良好絮凝效果的现象。

4.沉积物网捕机制

当使用金属盐(如硫酸铝或氯化铁)或金属氧化物和氢氧化物(如石灰)作为混凝剂时,当用量大到足以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时就能被这些沉淀物捕获。

当沉淀物带正电荷时(Al(OH)3和Fe(OH)3处于中性和酸性pH范围),溶液中阴离子的存在,如硫酸银离子,可以加快沉淀速度。另外,水中的胶体颗粒可以作为这些金属氧化物沉淀的核心,所以混凝剂的最佳投加量与被去除物质的浓度成反比,即胶体颗粒越多,金属混凝剂的投加量越少。

上述四种混凝机理在水中往往不是孤立的现象处理,而是可能同时存在,在某些情况下只是某些现象占主导地位。目前,它们似乎可以用来解释水的凝结现象。


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标签:  胶粒,原理,吸附,作用,表面,离子,现象,浓度,机理,聚合物
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