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常州聚合氯化鋁廠(chǎng)分析聚合氯化鋁的混凝原理
聚合氯化鋁是技術(shù)成熟、市場(chǎng)銷(xiāo)路廣闊的絮凝劑。國外聚合氯化鋁產(chǎn)品基本上是液體產(chǎn)品，少數粉末產(chǎn)品是通過(guò)噴霧干燥生產(chǎn)的。我國固態(tài)聚合氯化鋁的產(chǎn)量大于液態(tài)產(chǎn)品。固體產(chǎn)品的加工技術(shù)不同于國外一般的液體生產(chǎn)技術(shù)。固體產(chǎn)品及相應的配方和生產(chǎn)工藝是中國原創(chuàng )技術(shù)，聚合氯化鋁的凝聚原理：
1、壓縮電雙層
膠束電雙層結構決定了膠粒表面的反離子濃度最大。從膠體顆粒表面向外的距離越大，反離子的濃度越低，最終等于溶液中離子的濃度。當向溶液中添加電解質(zhì)時(shí)，溶液中的離子濃度增加，擴散層的厚度減小。當兩個(gè)膠體顆粒彼此靠近時(shí)，由于擴散層厚度的減小，ζ電位降低，因此它們之間的斥力減小，即溶液中高離子濃度的膠之間的斥力小于低離子濃度的膠之間的斥力。膠體顆粒之間的吸力不受水相組成的影響，但由于擴散層變薄，它們碰撞時(shí)的距離減小，因此它們之間的吸力更大?？梢钥闯?，斥力和吸引力的合力從斥力變?yōu)槲Γǔ饬菽芟В?，膠體顆?？梢匝杆倌Y，這一機制可以更好地解釋港口的沉降現象。當淡水進(jìn)入海水時(shí)，鹽含量增加，離子濃度增加，攜帶膠體顆粒的淡水的穩定性降低。因此，粘土和其他膠體顆粒很容易在港口沉積。根據這一機理，當溶液中添加的電解液大大超過(guò)冷凝的臨界冷凝濃度時(shí)，不再有多余的反離子進(jìn)入擴散層，膠體顆粒不可能改變符號并再次穩定膠體顆粒。該機理通過(guò)簡(jiǎn)單的靜電現象解釋了電解質(zhì)對膠體顆粒的失穩作用，但在不穩定過(guò)程（如吸附）中沒(méi)有考慮到其它性質(zhì)的影響，不能解釋一些復雜的失穩現象。如過(guò)量使用三價(jià)鋁鹽和鐵鹽作為混凝劑，但混凝效果降低甚至重新穩定；另一個(gè)例子是，與膠體顆粒帶具有相同電數的聚合物或大分子有機物可能具有良好的混凝效果：等電態(tài)應具有最佳的混凝效果，但在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常使用，當電位大于零時(shí)，混凝效果最佳。。。等等。
實(shí)際上，在水溶液中添加混凝劑對膠體顆粒的失穩涉及膠體顆粒與混凝劑、膠體顆粒與水溶液、混凝劑與水溶液之間的相互作用。它是綜合現象。
2 、吸附電中和
吸附電中和是指不同離子、不同膠體顆?；蜴湻蛛x分子在顆粒表面的強烈吸附。因為這種吸附中和了部分電荷，減少了靜電斥力，所以很容易接近其他粒子并相互吸附。此時(shí)，靜電吸引通常是這些效應的主要方面，但在許多情況下，其他效應超過(guò)靜電吸引。例如，當使用Na+和十二烷基銨離子（c12h25nh3+）去除帶負電荷的碘化銀溶液引起的濁度時(shí)，發(fā)現具有相同價(jià)態(tài)的有機胺離子的失穩能力遠大于Na+，過(guò)量添加Na+不會(huì )導致膠體粒子的再穩定，而有機胺離子則不會(huì )。當超過(guò)一定量時(shí)，膠體顆粒會(huì )發(fā)生再穩定，表明膠體顆粒吸附過(guò)多的反離子，將原來(lái)的負電荷變成正電荷。當鋁鹽和鐵鹽的用量較高時(shí)，也會(huì )出現再穩定和電荷變化的現象。上述現象可以用吸附電中和。
3、吸附架橋
吸附架橋機制主要是指高分子材料和膠體顆粒的吸附和架橋。也可以理解，由于中間膠粒的數量不同，兩個(gè)相同數量的大膠粒被連接在一起。高分子絮凝劑具有線(xiàn)性結構。它們的化學(xué)基團可以與膠體顆粒表面的某些部分起作用。當高聚物與膠粒接觸時(shí)，這些基團可以與膠粒表面反應并相互吸附，而其余的聚合物分子在溶液中延伸，并可以與另一表面上有空位的膠粒吸附，這樣，聚合物就起到了橋梁連接的作用。如果膠粒較少，且上述聚合物的延伸部分不能粘附到第二個(gè)膠粒上，則延伸部分遲早會(huì )被原始膠粒吸附在其他部分上，聚合物將無(wú)法橋接，膠粒處于穩定狀態(tài)。當高分子絮凝劑的用量過(guò)大時(shí)，膠體顆粒的表面會(huì )飽和并重新穩定。如果橋連絮凝的膠體顆粒被長(cháng)時(shí)間劇烈攪拌，橋連聚合物可能會(huì )從另一個(gè)膠體顆粒的表面分離，并滾回到原始的膠體顆粒表面，導致再穩定狀態(tài)。
聚合物在膠體顆粒表面的吸附來(lái)自各種物理和化學(xué)效應，如范德華引力、靜電引力、氫鍵、配位鍵等，這取決于聚合物和膠體顆粒表面的化學(xué)結構特征。這一機理可以解釋當使用金屬鹽（如硫酸鋁或三氯化鐵）或金屬氧化物和氫氧化物（如石灰）作為混凝劑時(shí)，具有相同電數的非離子或離子聚合物絮凝劑可以獲得良好的絮凝效果的現象。
4、沉積物網(wǎng)狀機理
當劑量足夠大，能夠快速沉淀金屬氫氧化物（如Al（OH）3、Fe（OH）3、Mg（OH）2或金屬碳酸鹽（如CaCO3）時(shí)，水中的膠體顆粒在形成過(guò)程中會(huì )被這些沉淀物網(wǎng)住。當沉淀帶正電（Al（OH）3和Fe（OH）3處于中性和酸性pH范圍）時(shí)，由于溶液中存在陰離子，例如硫酸銀離子，沉淀速度會(huì )加快。此外，水中的膠體顆粒本身可以作為形成這些金屬氧化物沉淀物的核心，因此，混凝劑的最佳用量與被去除物質(zhì)的濃度成反比，即膠體顆粒越多，金屬混凝劑用量較少。
上述四種混凝機理在水處理中通常不是孤立的現象，但可能同時(shí)存在。在某些情況下，它們只受某種現象的支配。目前，它們似乎可以用來(lái)解釋水的凝結現象。
1、壓縮電雙層
膠束電雙層結構決定了膠粒表面的反離子濃度最大。從膠體顆粒表面向外的距離越大，反離子的濃度越低，最終等于溶液中離子的濃度。當向溶液中添加電解質(zhì)時(shí)，溶液中的離子濃度增加，擴散層的厚度減小。當兩個(gè)膠體顆粒彼此靠近時(shí)，由于擴散層厚度的減小，ζ電位降低，因此它們之間的斥力減小，即溶液中高離子濃度的膠之間的斥力小于低離子濃度的膠之間的斥力。膠體顆粒之間的吸力不受水相組成的影響，但由于擴散層變薄，它們碰撞時(shí)的距離減小，因此它們之間的吸力更大?？梢钥闯?，斥力和吸引力的合力從斥力變?yōu)槲Γǔ饬菽芟В?，膠體顆?？梢匝杆倌Y，這一機制可以更好地解釋港口的沉降現象。當淡水進(jìn)入海水時(shí)，鹽含量增加，離子濃度增加，攜帶膠體顆粒的淡水的穩定性降低。因此，粘土和其他膠體顆粒很容易在港口沉積。根據這一機理，當溶液中添加的電解液大大超過(guò)冷凝的臨界冷凝濃度時(shí)，不再有多余的反離子進(jìn)入擴散層，膠體顆粒不可能改變符號并再次穩定膠體顆粒。該機理通過(guò)簡(jiǎn)單的靜電現象解釋了電解質(zhì)對膠體顆粒的失穩作用，但在不穩定過(guò)程（如吸附）中沒(méi)有考慮到其它性質(zhì)的影響，不能解釋一些復雜的失穩現象。如過(guò)量使用三價(jià)鋁鹽和鐵鹽作為混凝劑，但混凝效果降低甚至重新穩定；另一個(gè)例子是，與膠體顆粒帶具有相同電數的聚合物或大分子有機物可能具有良好的混凝效果：等電態(tài)應具有最佳的混凝效果，但在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常使用，當電位大于零時(shí)，混凝效果最佳。。。等等。
實(shí)際上，在水溶液中添加混凝劑對膠體顆粒的失穩涉及膠體顆粒與混凝劑、膠體顆粒與水溶液、混凝劑與水溶液之間的相互作用。它是綜合現象。
2 、吸附電中和
吸附電中和是指不同離子、不同膠體顆?；蜴湻蛛x分子在顆粒表面的強烈吸附。因為這種吸附中和了部分電荷，減少了靜電斥力，所以很容易接近其他粒子并相互吸附。此時(shí)，靜電吸引通常是這些效應的主要方面，但在許多情況下，其他效應超過(guò)靜電吸引。例如，當使用Na+和十二烷基銨離子（c12h25nh3+）去除帶負電荷的碘化銀溶液引起的濁度時(shí)，發(fā)現具有相同價(jià)態(tài)的有機胺離子的失穩能力遠大于Na+，過(guò)量添加Na+不會(huì )導致膠體粒子的再穩定，而有機胺離子則不會(huì )。當超過(guò)一定量時(shí)，膠體顆粒會(huì )發(fā)生再穩定，表明膠體顆粒吸附過(guò)多的反離子，將原來(lái)的負電荷變成正電荷。當鋁鹽和鐵鹽的用量較高時(shí)，也會(huì )出現再穩定和電荷變化的現象。上述現象可以用吸附電中和。
3、吸附架橋
吸附架橋機制主要是指高分子材料和膠體顆粒的吸附和架橋。也可以理解，由于中間膠粒的數量不同，兩個(gè)相同數量的大膠粒被連接在一起。高分子絮凝劑具有線(xiàn)性結構。它們的化學(xué)基團可以與膠體顆粒表面的某些部分起作用。當高聚物與膠粒接觸時(shí)，這些基團可以與膠粒表面反應并相互吸附，而其余的聚合物分子在溶液中延伸，并可以與另一表面上有空位的膠粒吸附，這樣，聚合物就起到了橋梁連接的作用。如果膠粒較少，且上述聚合物的延伸部分不能粘附到第二個(gè)膠粒上，則延伸部分遲早會(huì )被原始膠粒吸附在其他部分上，聚合物將無(wú)法橋接，膠粒處于穩定狀態(tài)。當高分子絮凝劑的用量過(guò)大時(shí)，膠體顆粒的表面會(huì )飽和并重新穩定。如果橋連絮凝的膠體顆粒被長(cháng)時(shí)間劇烈攪拌，橋連聚合物可能會(huì )從另一個(gè)膠體顆粒的表面分離，并滾回到原始的膠體顆粒表面，導致再穩定狀態(tài)。
聚合物在膠體顆粒表面的吸附來(lái)自各種物理和化學(xué)效應，如范德華引力、靜電引力、氫鍵、配位鍵等，這取決于聚合物和膠體顆粒表面的化學(xué)結構特征。這一機理可以解釋當使用金屬鹽（如硫酸鋁或三氯化鐵）或金屬氧化物和氫氧化物（如石灰）作為混凝劑時(shí)，具有相同電數的非離子或離子聚合物絮凝劑可以獲得良好的絮凝效果的現象。
4、沉積物網(wǎng)狀機理
當劑量足夠大，能夠快速沉淀金屬氫氧化物（如Al（OH）3、Fe（OH）3、Mg（OH）2或金屬碳酸鹽（如CaCO3）時(shí)，水中的膠體顆粒在形成過(guò)程中會(huì )被這些沉淀物網(wǎng)住。當沉淀帶正電（Al（OH）3和Fe（OH）3處于中性和酸性pH范圍）時(shí)，由于溶液中存在陰離子，例如硫酸銀離子，沉淀速度會(huì )加快。此外，水中的膠體顆粒本身可以作為形成這些金屬氧化物沉淀物的核心，因此，混凝劑的最佳用量與被去除物質(zhì)的濃度成反比，即膠體顆粒越多，金屬混凝劑用量較少。
上述四種混凝機理在水處理中通常不是孤立的現象，但可能同時(shí)存在。在某些情況下，它們只受某種現象的支配。目前，它們似乎可以用來(lái)解釋水的凝結現象。
