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        絮凝劑作用機(jī)理

        時(shí)間:2022-02-06 09:36:04 來(lái)源: 瀏覽|:794次

        絮凝劑作用于各個(gè)行業(yè)中,可分為有機(jī)絮凝劑和無(wú)機(jī)絮凝劑,具有代表性的幾個(gè)產(chǎn)品有聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁、雙氰胺甲醛樹(shù)脂脫色劑等。


        主要是帶有正(負(fù))電性的基團(tuán)中和一些水中帶有負(fù)(正)電性難于分離的一些粒子或者叫顆粒,降低其電勢(shì),使其處于穩(wěn)定狀態(tài),并利用其聚合性質(zhì)使得這些顆粒集中,并通過(guò)物理或者化學(xué)方法分離出來(lái)。一般為達(dá)到這種目的而使用的藥劑,稱之為絮凝劑。

        現(xiàn)在多數(shù)人認(rèn)為絮凝作用機(jī)理是凝聚和絮凝兩種作用過(guò)程。凝聚過(guò)程是膠體顆粒脫穩(wěn)并形成細(xì)小的凝聚體的過(guò)程:而絮凝過(guò)程是所形成的細(xì)小的凝聚體在絮凝劑的橋連下生成大體積的絮凝物的過(guò)程。最近把凝聚作用定義為:中和膠體和懸浮物顆粒表面電荷,使其克服膠體和懸浮物顆粒間的靜電排斥力,從而使顆粒脫穩(wěn)的過(guò)程稱作凝聚作用。它與顆粒的性質(zhì)、使用的凝聚劑和脫穩(wěn)后顆粒是否能形成大的聚集體有關(guān),這里所指的凝聚劑是無(wú)機(jī)鹽、電解質(zhì),不包括有機(jī)高分子絮凝劑,他又給絮凝作用定義為:膠體和懸浮物顆粒在高分子絮凝劑的作用下、橋連成為粗大的絮凝體的過(guò)程,在絮凝過(guò)程中伴隨著粗大的絮凝體的形成,也存在電荷中和作用。例如,一些有機(jī)高分了絮凝和同時(shí)具有電荷的中和作用扣顆粒間的橋連形成粗大的絮凝體的橋連作用。還有其他的一些說(shuō)法,但是除了顆粒大小和顆粒表面帶有電荷已被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)外。其他說(shuō)法和理論都是假設(shè)的.尚須用實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

        絮凝劑的作用機(jī)理

        1、凝聚

        凝聚:主要是指膠體脫穩(wěn)并生成微小聚集體的過(guò)程。凝聚的作用機(jī)理一般有:壓縮雙電子層、吸附—電性中和、吸附架橋作用、網(wǎng)捕—卷掃作用四種解釋。

        1. 壓縮雙電層作用

        根據(jù)DLVO理論,加入含有高價(jià)態(tài)正電荷離子的電解質(zhì)時(shí),高價(jià)態(tài)正離子通過(guò)靜電引力進(jìn)入到膠體顆粒表面,置換出原來(lái)的低價(jià)正離子,這樣雙電層仍然保持電中性,但正離子的數(shù)量卻減少了,也就是雙電層的厚度變薄,膠體顆粒滑動(dòng)面上的ξ電位降低。
        當(dāng)ξ電位降至0時(shí),稱為等電狀態(tài),此時(shí)排斥勢(shì)壘完全消失。
        ξ電位降至某一數(shù)值使膠體顆粒總勢(shì)能曲線上的勢(shì)壘Emax=0,膠體顆粒即發(fā)生聚集作用,此時(shí)的ξ電位稱為臨界電位ξk。

        2. 吸附—電性中和

        膠體顆粒表面吸附異號(hào)離子、異號(hào)膠體顆粒或帶異號(hào)電荷的高分子,從而中和了膠體顆粒本身所帶部分電荷,減少了膠粒間的靜電引力,使膠體顆粒更易于聚沉。
        驅(qū)動(dòng)力包括靜電引力、氫鍵、配位鍵和范德華力等。可以解釋水處理中膠體顆粒的再穩(wěn)定現(xiàn)象。

        3. 吸附架橋作用

        分散體系中德膠體顆粒通過(guò)吸附有機(jī)物或無(wú)機(jī)高分子物質(zhì)架橋連接,凝集為大的聚集體而脫穩(wěn)聚沉。分為

        1、長(zhǎng)鏈高分子架橋;
        2、短距離架橋。

        三種類型:

        ①膠粒與不帶電荷的高分子物質(zhì)發(fā)生架橋,涉及范德華力、氫鍵、配位鍵等吸附力。
        ②膠粒與帶異號(hào)電荷的高分子物質(zhì)發(fā)生架橋,除范德華力、氫鍵、配位鍵外,還有電中和作用。
        ③膠粒與帶同號(hào)電荷的高分子物質(zhì)發(fā)生架橋,“靜電斑”作用
         
        4. 網(wǎng)捕—卷掃作用

        投加到水中的鋁鹽、鐵鹽等混凝劑水解后形成較大量的具有三維立體結(jié)構(gòu)的水合金屬氧化物沉淀,當(dāng)這些水合金屬氧化物體積收縮沉降時(shí),象篩網(wǎng)一樣將水中膠體顆粒和懸濁質(zhì)顆粒捕獲卷掃下來(lái)。
        網(wǎng)捕—卷掃作用主要是一種機(jī)械作用。

        2、絮凝

        絮凝:絮凝主要是指脫穩(wěn)的膠體或微小懸浮物聚集成大的絮凝體的過(guò)程。

        1)異向絮凝(Perikinetic flocculation):由布朗運(yùn)動(dòng)所引起的膠體顆粒碰撞聚集。
        布朗運(yùn)動(dòng)隨著顆粒粒徑增長(zhǎng)而逐漸減弱,當(dāng)粒徑增長(zhǎng)到一定尺寸,布朗運(yùn)動(dòng)不再起作用。

        2)同向絮凝(orthokinetic flocculation):由外力(攪拌)推動(dòng)所引起的膠體顆粒碰撞聚集。
        膠體顆粒在外力作用下向某一方向運(yùn)動(dòng),由于不同膠粒存在速度差,依此完成顆粒的碰撞聚集。

        3、混凝
        混凝:既有凝聚作用(膠體脫穩(wěn))又有絮凝作用(脫穩(wěn)的膠體或微小懸浮物聚集)的。是凝聚、絮凝兩個(gè)過(guò)程的總稱。是水中膠體粒子及微小懸浮物的聚集過(guò)程。
        也就是說(shuō)“混凝”包含了從原水投藥到水混合、藥反應(yīng)(脫穩(wěn)、絮凝)再到形成大顆粒的絮凝物的整個(gè)過(guò)程。而絮凝是指膠體顆粒脫穩(wěn)后,從形成微小絮凝物形成大絮體的階段。


        一般認(rèn)為絮凝劑的作用機(jī)理以以下三種:

        1. 電荷中和。通常認(rèn)為,在固體粒子的表面存在雙電位,雙電層的靜電性物質(zhì)由于電荷即ξ電位的產(chǎn)生,相同的固體粒子間互相排斥,阻礙其相互碰撞,而穩(wěn)定地懸浮在液體中不能沉降。因此加入一種與固體粒子電荷相反的絮凝劑,使其雙電層的ξ電位下降,固體顆粒相互接觸而絮凝成絮團(tuán)沉降。
        2. 吸附架橋作用。高分子絮凝劑分子量大、鏈長(zhǎng),沿鏈的長(zhǎng)度有很多活性官能團(tuán),因而能吸附多個(gè)懸浮固體粒子。當(dāng)溶液中的聚合物分子的鏈吸附到某一微粒上時(shí),若有別的微粒靠近,聚合物伸出的鏈又可以吸附到該微粒上,在兩個(gè)微粒之間形成橋接。這個(gè)基本的絮凝體通過(guò)同其它微粒的橋接繼續(xù)生長(zhǎng),這種絮凝機(jī)制即為架橋絮凝。

        3. 難溶解物質(zhì)的沉淀作用。這是由于高分子絮凝劑的陽(yáng)離子基團(tuán),與懸浮的陰離子有機(jī)化合物之間的靜電相互作用而生成難溶于水的鹽,然后形成凝塊所致。架橋絮凝在這三種機(jī)理中占主要地位



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