聚合氯化鋁混凝沉淀說明
發(fā)布時(shí)間：2022-01-18 瀏覽
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聚合氯化鋁混凝沉淀說明
水處理的混凝澄清處理
投加化學(xué)藥劑（混凝劑）使得膠體分散體系脫穩(wěn)和凝聚的過程稱為化學(xué)混凝。在混凝過程中，含有微小懸浮微粒和膠體雜質(zhì)被聚集成較大的固體顆粒，使顆粒性的雜質(zhì)與水分離的過程，稱為混凝澄清處理。
1.聚合氯化鋁混凝澄清處理的機(jī)理
（1）膠體的穩(wěn)定性和ξ電位
膠體在水溶液中能持久地保持其懸浮的分散狀態(tài)的特性叫做穩(wěn)定性。水中的膠體物質(zhì)的自然沉降速度十分緩慢，不易沉降的原因是由于同類膠體帶有相同的電荷（天然水和廢水中膠體帶負(fù)電），彼此之間存在著電性斥力，使之不能聚合，保持其原有顆粒的分散狀態(tài)。
膠體顆粒保持其穩(wěn)定性的另一個(gè)原因是，表面有一層水分子緊緊地包圍著，稱為水化層，它阻礙了膠體顆粒間的接觸，使得膠體顆粒在熱運(yùn)動(dòng)時(shí)不能彼此碰撞而粘合，從而使其顆粒保持懸浮狀態(tài)。
使膠體失去穩(wěn)定性的過程就稱為脫穩(wěn)。膠體所帶的電荷影響膠體的凝聚。當(dāng)膠體顆粒和流體之間呈相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，剪切面（滑動(dòng)面）上的電位，稱之為ζ電位，見圖1-1。
若ζ電位愈大，則膠體就愈穩(wěn)定；若ζ電位等于零，膠體不帶電荷，這時(shí)膠體極不穩(wěn)定，易于彼此聚合成大塊而沉降。
水中的膠體物質(zhì)的自然沉降速度十分緩慢，不易沉降的原因是由于同類膠體帶有相同的電荷（天然水和廢水中膠體帶負(fù)電），彼此之間存在著電性斥力。另外，膠體表面總是有一層水分子包圍著，它妨礙了膠體顆粒之間的接觸粘合。溶液主體與雙電層滑動(dòng)界面的電位差稱為ξ電位。
（2）膠體的脫穩(wěn)、凝聚和絮凝
改變膠體顆粒的某些特性，使之失去穩(wěn)定性稱之為膠體的脫穩(wěn)。在布朗運(yùn)動(dòng)的作用下，相互凝聚成細(xì)小絮凝物的反應(yīng)過程稱為凝聚。
細(xì)小絮凝物在范德華引力的作用下或在絮凝劑的吸附架橋作用下，相互粘合成較大絮狀物的過程稱為絮凝。
向水中投加混凝劑后，經(jīng)過混合、凝聚、絮凝等綜合作用，可使膠體顆粒和其它微小顆粒聚合成較大的絮狀物。細(xì)小絮凝物在速度梯度的作用下或在絮凝劑的吸附架橋作用下，相互粘合成較大絮狀物的過程稱為絮凝。
聚合氯化鋁-凝聚和絮凝的全過程稱為混凝。
a.膠體的脫穩(wěn)凝聚
向水中投加電解質(zhì)，可起到壓縮雙電層使膠體脫穩(wěn)的作用。其主要機(jī)理是向水中加入鋁鹽或鐵鹽混凝劑后，水中膠體顆粒的雙電層被壓縮或電性中和而失去穩(wěn)定性。
將聚合氯化鋁混凝劑與原水快速均勻混合并產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng)而脫穩(wěn)，這一過程所需時(shí)間很短，一般在1min左右。一些陽離子型的高分子聚合物也能對(duì)水中膠體起到脫穩(wěn)凝聚作用，這類高分子聚合物在水中呈長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，帶有正電荷，它們對(duì)水中膠體的脫穩(wěn)凝聚是由于范德華力吸附和靜電引力共同作用的。
b.絮凝和絮凝物（礬花）的形成
水中膠體經(jīng)脫穩(wěn)凝聚形成的初始絮凝物的粒徑一般在1μm以上，這時(shí)布朗運(yùn)動(dòng)已不能推動(dòng)它們碰撞而形成更大的顆粒。為了使初始絮凝物互相碰撞而粘合成大顆粒的絮凝體，需要另外向水中輸入能量，產(chǎn)生速度梯度。
有時(shí)需向水中加入有機(jī)高分子絮凝劑，利用絮凝劑長(zhǎng)鏈分子的吸附架橋作用提高碰撞產(chǎn)生粘合的幾率。絮凝效率通常隨絮凝物濃度和絮凝時(shí)間的增加而提高。
2.常用的混凝劑簡(jiǎn)介
為了提高聚合氯化鋁混凝處理的效果，必須選用性能良好的藥劑，創(chuàng)造適宜的化學(xué)和水力學(xué)條件。常用的混凝劑主要分為鋁鹽和鐵鹽兩類，鋁鹽中以硫酸鋁和聚合氯化鋁為主，鐵鹽中以三氯化鐵和聚合硫酸鐵居多。
鐵鹽與鋁鹽相比，鐵鹽生成的絮凝物密度大，沉降速度快， pH適應(yīng)范圍寬；混凝效果受溫度的影響比鋁鹽小；但投加鐵鹽時(shí)要注意，設(shè)備運(yùn)行不正常時(shí)，帶出的鐵離子會(huì)使出水帶色，并可能污染后續(xù)水處理除鹽設(shè)備，如陰離子交換樹脂
