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聚合氯化铝的混凝原理分析

聚合氯化铝是现在世界上技能成熟、市场销量大的絮凝剂。国外聚合氯化铝产品基本为液体产品,少量粉末产品为喷雾干燥法生产。国内固体聚合氯化铝产值大于液体产品,固体产品的工艺技能不同于国外一般液体生产工艺,固体产品及相应配方和生产工艺是我国的首创技能。

聚合氯化铝的物理特性

1.聚氯化铝简称为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,式中:1≤n≤5,m≤10。

3.分子量:2000左右。

4.查验办法:按国际GB15892-2003规范查验。

5.聚氯化铝为无毒、无害、无味、易溶于水、液体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树脂状固体,固体产品在空气中易吸潮。

聚合氯化铝的混凝原理

紧缩双电层

胶团双电层的结构决定了在胶粒外表处反离子的浓度最大,随着胶粒外表向外的间隔越大则反离子浓度越低,终究与溶液中离子浓度持平。当向溶液中投加电解质,使溶液中离子浓度增高,则分散层的厚度减小。当两个胶粒彼此挨近时,因为分散层厚度减小,ξ电位下降,因此它们彼此排挤的力就减小了,也就是溶液中离子浓度高的胶间斥力比离子浓度低的要小。胶粒间的吸力不受水相组成的影响,但因为分散层减薄,它们相撞时的间隔就减小了,这样彼此间的吸力就大了。可见其排挤与招引的合力由斥力为主变成以吸力为主(排挤势能消失了),胶粒得以敏捷凝集。

这个机理能较好地解说港湾处的堆积现象,因淡水进入海水时,盐类添加,离子浓度增高,淡水挟带胶粒的安稳性下降,所以在港湾处粘土和其它胶体颗粒易堆积。依据这个机理,当溶液中外加电解质超越发作凝集的临界凝集浓度很多时,也不会有更多超量的反离子进入分散层,不可能呈现胶粒改动符号而使胶粒从头安稳的情况。这样的机理是藉单纯静电现象来阐明电解质对胶粒脱稳的作用,但它没有考虑脱稳过程中其它性质的作用(如吸附),因此不能解说复杂的其它一些脱稳现象,例如三价铝盐与铁盐作混凝剂投量过多,凝集作用反而下降,乃至从头安稳;又如与胶粒带同电号的聚合物或高分子有机物可能有好的凝集作用:等电状况应有最好的凝集作用,但往往在生产实践中ξ电位大于零时混凝作用却最好……等。

实际上在水溶液中投加混凝剂使胶粒脱稳现象涉及到胶粒与混凝剂,胶粒与水溶液,混凝剂与水溶液三个方面的彼此作用,是一个归纳的现象。

吸附电中和

吸附电中和作用指粒外表对异号离子,异号胶粒或链状离分子带异号电荷的部位有激烈的吸附作用,因为这种吸附作用中和了它的部分电荷,减少了静电斥力,因此简单与其它颗粒挨近而彼此吸附。此刻静电引力常是这些作用的主要方面,但在不少的情况下,其它的作用了超越静电引力。举例来说,用Na+与十二烷基铵离子(C12H25NH3+)去除带负电荷的碘化银溶液构成的浊度,发现同是一价的有机胺离子脱稳的才能比Na+大得多,Na+过量投加不会构成胶粒再稳,而有机胺离子则不然,超越必定投置时能使胶粒发作再稳现象,阐明胶粒吸附了过多的反离子,使本来带的负电荷转变成带正电荷。铝盐、铁盐投加量高时也发作再稳现象以及带来电荷变号。上面的现象用吸附电中和的机了解说是很适宜的。

吸附架桥作用

吸附架桥作用机理主要是指高分子物质与胶粒的吸附与桥连。还能够了解成两个大的同号胶粒中间因为有一个异号胶粒而衔接在一起。高分子絮凝剂具有线性结构,它们具有能与胶粒外表某些部位起作用的化学基团,当高聚合物与胶粒触摸时,基团能与胶粒外表发生特别的反响而彼此吸附,而高聚物分子的其余部分则扩展在溶液中,能够与另一个外表有空位的胶粒吸附,这样聚合物就起了架桥衔接的作用。假设胶粒少,上述聚合物扩展部分粘连不着第二个胶粒,则这个扩展部分早晚还会被原先的胶粒吸附在其他部位上,这个聚合物就不能起架桥作用了,而胶粒又处于安稳状况。高分子絮凝剂投加量过大时,会使胶粒外表饱满发生再稳现象。现已架桥絮凝的胶粒,如遭到剧烈的长时间的拌和,架桥聚合物可能从另一胶粒外表脱开,重又卷回原地点胶粒外表,构成再安稳状况。

沉积物网捕机理

当金属盐(如硫酸铝或氯化铁)或金属氧化物和氢氧化物(如石灰)作凝集剂时,当投加量大得足以敏捷沉积金属氢氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3、Mg(OH)2或金属碳酸盐(如CaCO3)时,水中的胶粒可被这些沉积物在构成时所网捕。当沉积物是带正电荷(Al(OH)3及Fe(OH)3在中性和酸性pH范围内)时,沉积速度可因溶液中存在阴离子而加速,例如硫酸银离子。此外水中胶粒自身可作为这些金属氧氧化物沉积物构成的核心,所以凝集剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比,即胶粒越多,金属凝集剂投加量越少。



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