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新闻详情

解析常见的混凝剂、助凝剂和絮凝剂

混    凝


水中悬浮的颗粒在粒径小到一定程度时,其布朗运动的能量足以阻止重力的作用,而使颗粒不发生沉降。这种悬浮液可以长时间保持稳定状态。而且,悬浮颗粒表面往往带电(常常是负电),颗粒间同种电荷的斥力使颗粒不易合并变大,从而增加了悬浮液的稳定性。


混凝过程就是加入带正电的混凝剂去中和颗粒表面的负电,使颗粒“脱稳”。于是,颗粒间通过碰撞、表面吸附、范德华引力等作用,互相结合变大,以利于从水中分离。


混凝剂是分子量低而阳电荷密度高的水溶性聚合物,多数为液态。它们分为无机和有机两大类。无机混凝剂主要是铝、铁盐及其聚合物。



絮    凝


絮凝是聚合物的高分子链在悬浮的颗粒与颗粒之间发生架桥的过程。“架桥”就是聚合物分子上不同链段吸附在不同颗粒上,促进颗粒与颗粒聚集。

絮凝剂为有机聚合物,多数分子量较高,并有特定的电性(离子性)和电荷密度(离子度)。


实际过程要比上述理论复杂得多。由于混凝剂/絮凝剂都是高分子物质,同一产品中大大小小的分子都有,所谓“分子量”只是一个平均概念。所以,在用某一混凝剂或絮凝剂处理污水是,“电中和”和“架桥”作用会交织在一起同时发生。絮凝过程是多种因素综合作用的结果,目前仍有一些没有认清和解决的问题。


就我们所知,絮凝过程与絮凝剂分子结构、电荷密度、分子量有关;与悬浮颗粒表面性质、颗粒浓度、比表面积有关;与介质(水)的pH值、电导、水中其他物质的存在、水温、搅动情况等因素有关。因此尽管有理论和经验可循,用实验来选择絮凝剂仍然是不可缺少的。


混凝处理中包括凝聚和絮凝两个阶段。在凝聚阶段水中的胶体双电层被压缩失去稳定而形成较小的微粒;在絮凝阶段这些微粒互相聚结(或由于高分子物质的吸附架桥作用相助)形成大颗粒絮体,这些絮体在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。



混凝剂与助凝剂


(一)常用的无机盐类混凝剂

常用的无机盐类混凝剂见下表。


常用的无机盐类混凝剂:

名称

分子式

一般介绍

精制

硫酸铝

Al2(SO4)3·18H2O

1)含无水硫酸铝50%~52%

2)适用于水温为20~40

3)当pH=4~7时,主要去除水中有机物

    pH=5.7~7.8时,主要去除水中悬浮物

pH=6.4~7.8时,处理浊度高、色度低

   (小于30度)的水

4)湿式投加时一般先溶解成10%~20%的溶液

工业

硫酸铝

Al2(SO4)3·18H2O

1)制造工艺较简单

2)无水硫酸铝含量各地产品不同,设计时一般可采用20%~25%

3)价格比精制硫酸铝便宜

4)用于废水处理时,投加量一般为50~200mg/L

5)其他同精制硫酸铝

明矾

Al2(SO4)3·

K2SO4·24H2O

1)同精制硫酸铝

2)现已大部分被硫酸铝所代替

硫酸

亚铁

(绿矾)

FeSO4·7H2O

1)腐蚀性较高(2)矾花形成较快,较稳定,沉淀时间短(3)适用于碱度高,浊度高,pH=8.1~9.6的水,不论在冬季或夏季使用都很稳定,混凝作用良好,当pH值较低时(<8.0),常使用氯来氧化,使二价铁氧化成三价铁,也可以用同时投加石灰的方法解决

三氯

化铁

FeCl3·6H2O

1)对金属(尤其对铁器)腐蚀性大,对混凝土亦腐蚀,对塑料管也会因发热而引起变形

2)不受温度影响,矾花结得大,沉淀速度快,效果较好

3)易溶解,易混合,渣滓少

4)适用最佳pH值为6.0~8.4

聚合

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[Aln(OH)mCl3n-m]

(通式)

简写PAC

1)净化效率高,耗药量少,过滤性能好,对各种工业废水适应性较广

2)温度适应性高,pH适用范围宽(可在pH=5~9的范围内),因而可不投加碱剂

3)使用时操作方便,腐蚀性小,劳动条件好

4)设备简单,操作方便,成本较三氯化铁低

5)是无机高分子化合物


(二)常用的有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂

常用的有机合成高分子混凝剂(又称絮凝剂)及天然絮凝剂见下表。


常用有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂:

分子式或代号

一般介绍

聚丙烯酰胺

代号PAM

1)目前被认为是最有效的高分子之一,在废水处理中常被用作助凝剂,与铝盐或铁盐配合使用

2)与常用混凝剂配合使用时,应按一定的顺序先后投加,以发挥两种药剂的最大效果

3)聚丙烯酰胺固体产品不易溶解,宜在有机械搅拌的溶解槽内配制成0.1%~0.2%的溶液再进行投加,稀释后的溶液保存期不宜超过1~2

4)聚丙烯酰胺有极微弱的毒性,用于生活饮用水净化时,应注意控制投加量

5)是合成有机高分子絮凝剂,为非离子型;通过水解构成阴离子型,也可通过引入基团制成阳离子型;目前市场上已有阳离子型聚丙烯酰胺产品出售

脱色絮凝剂

代号脱色I

1)属于聚胺类高度阳离子化的有机高分子混凝剂,液体产品固含量70%,无色或浅黄色透明粘稠液体

2)贮存温度5~45℃,使用pH7~9,按150~1100稀释后投加,投加量一般为20~100mg/L,也可与其他混凝剂配合使用

3)对于印染厂、染料厂、油墨厂等工业废水处理具有其他混凝剂不能达到的脱色效果

天然植物改性高分子絮凝剂


1)由691化学改性制得,取材于野生植物,制备方便,成本较低

2)宜溶于水,适用水质范围广,沉降速度快,处理水澄清度好

3)性能稳定,不易降解变质

4)安全无毒

天然絮凝剂

F691

刨花木、白胶粉

F703

绒稿(灌木类、皮、根、叶亦可)


(三)常用的助凝剂

常用的助凝剂见下表。


常用的助凝剂:

分子式

一般介绍

Cl2

1)当处理高色度废水及用作破坏水中有机物或去除臭味时,可在投混凝剂前先投氯,以减少混凝剂用量

2)用硫酸亚铁作混凝剂时,为使二价铁氧化成三价铁可在水中投氯

生石灰

CaO

1)用于原水碱度不足

2)用于去除水中的CO2,调整pH

3)对于印染废水等有一定的脱色作用

活化硅酸、活化水玻璃、泡花碱

Na2O·xSiO2·yH2O

1)适用于硫酸亚铁与铝盐混凝剂,可缩短混凝沉淀时间,节省混凝剂用量

2)原水浑浊度低、悬浮物含量少及水温较低(约在14℃以下)时使用,效果更为显著

3)可提高滤池滤速,必须注意加注点

4)要有适宜的酸化度和活化时间


(1)PAM和无机铝盐混凝剂联用比单独用无机铝盐混凝剂,可以使去浊效果明显改善,而对去除CODMn和UV254改善很少;


(2)PAM和无机铝盐混凝剂联用比单独用无机铝盐混凝剂,可使污泥湿基重量减少40%左右;


(3)PAM和无机铝盐混凝剂联用比单独用无机铝盐混凝剂,可降低污泥处理费和净水加药费用,从而能降低总的净水成本;


(4)用于饮用水处理的PAM,其单体AM含量均应小于0.05%,PAM投加率一般均少于1mg/l,足以保证饮用水的安全性。我国许多以地面水为水源的净水厂(特别是原水浊度较高的净水厂)在用混凝剂的同时,适量投加PAM,将具有很大的经济效益和社会效益。


(5)阳离子型PAM的价格较高(一般为阴离子价格的两倍左右),而非离子型PAM溶解性较差,对这两种类型PAM和无机混凝剂联用时的净水效果,有待进一步探讨。