聚合氯化铝的混凝原理
发布时间：2020-07-13 16:16 浏览
次
1.压缩电气双层：
胶束双电层的结构决定了反离子浓度在胶束表面最大，反离子浓度随着胶束表面到外部的距离而降低，与溶液中离子的浓度相等。当向溶液中加入电解质以增加溶液中的离子浓度时，扩散层的厚度减小。当两个胶体粒子相互靠近时，由于扩散层厚度减小，电位降低，因此它们的排斥力减小，即溶液中离子浓度高的胶体粒子之间的排斥力小于离子浓度低的胶体粒子之间的排斥力。
胶体粒子之间的引力不受水相组成的影响，但由于扩散层变薄，它们碰撞时的距离减小，因此它们之间的引力很大。可以看出，排斥和吸引的合力从排斥变为吸引(排斥势能消失)，胶体粒子可以迅速凝聚。
这一机制可以更好地解释港口中的沉积现象。当淡水进入海水时，盐和离子浓度增加，淡水携带的胶体颗粒的稳定性降低，因此粘土和其他胶体颗粒容易在港内沉积。根据这一机理，当溶液中添加的电解质超过凝结的临界凝结浓度时，不再有过量的抗衡离子进入扩散层，胶体粒子不可能改变符号并使胶体粒子重新稳定。
这种机制是通过纯静电现象来解释电解质对胶体颗粒失稳的影响，但它没有考虑失稳过程中其他性质(如吸附)的影响，因此它不能解释其他复杂的失稳现象，如三价铝盐和铁盐作为混凝剂的过量使用，但混凝效果降低甚至再次稳定；另一个例子是与胶体粒子具有相同电数的聚合物或聚合物有机物，它们可能具有良好的凝结效果：等电位状态应该具有最佳的凝结效果，但在生产实践中，当电位大于零时，凝结效果最好。
事实上，通过向水溶液中添加凝结剂而使胶体颗粒不稳定的现象涉及胶体颗粒和凝结剂、胶体颗粒和水溶液以及凝结剂和水溶液之间的相互作用，这是一种综合现象。
2.吸附中和：
吸附电中和是指粒子表面对不同离子、不同胶体粒子或链状解离分子的不同电荷部分有很强的吸附作用。因为这种吸附能中和部分电荷并减少静电排斥，所以很容易接近其他粒子并相互吸附。此时，静电吸引通常是这些效应的主要方面，但在许多情况下，其他效应超过了静电吸引。
例如，使用钠和十二烷基铵离子(C12H25NH3)来去除由带负电荷的碘化银溶液引起的混浊，发现具有相同化合价的有机胺离子的去稳定能力远大于钠，并且过量添加钠不会导致胶体颗粒去稳定，而有机胺离子不会。 但是当它们被放入超过一定量时，它将导致胶体颗粒不稳定，这表明胶体颗粒吸收了太多的抗衡离子，从而将原始负电荷转化为正电荷。 当铝盐和铁盐的用量较高时，还会出现再稳定性和电荷符号变化的现象。用吸附中和机理来解释上述现象是恰当的。3.吸附桥接效应：
吸附架桥的机理主要是指聚合物和胶体颗粒之间的吸附和架桥。还可以理解，两个相同数量的大胶体粒子连接在一起，因为存在不同数量的胶体粒子。聚合物絮凝剂具有线性结构，并且它们具有可以与胶体颗粒表面的某些部分相互作用的化学基团。当高聚物与胶体颗粒接触时，基团可以与胶体颗粒的表面反应并相互吸附，而其余的聚合物分子在溶液中延伸并与另一表面带有空位的胶体颗粒吸附，从而使聚合物起到桥接作用。
如果胶体颗粒很少，上述聚合物的延伸部分不能粘附在第二个胶体颗粒上，那么延伸部分迟早会被原来的胶体颗粒吸附在其他部分上，聚合物不能起到架桥作用，胶体颗粒处于稳定状态。当高分子絮凝剂的用量过大时，胶体颗粒的表面会饱和并重新稳定。如果已经桥连和絮凝的胶体颗粒被剧烈搅拌很长时间，桥连聚合物可能会从另一个胶体颗粒的表面分离，并滚回到原始胶体颗粒的表面，导致重新稳定的状态。
聚合物在胶体颗粒表面的吸附来自多种物理和化学作用，如引力、静电引力、氢键、配位键等。并取决于聚合物和胶体粒子的化学结构特征。这一机理可以解释具有相同电信号的非离子或离子聚合物絮凝剂能获得良好絮凝效果的现象。
4.沉积物净捕获机制
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)用作凝结剂时，当用量大到足以快速沉淀金属氢氧化物(如氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化镁或金属碳酸盐(如碳酸钙)时，水中的胶体颗粒在形成时会被这些沉淀物捕获。当沉淀物带正电时(氢氧化铝和氢氧化铁在中性和酸性的酸碱度范围内)，由于溶液中存在阴离子，如硫酸银离子，沉淀速度会加快。此外，水中的胶体颗粒可用作形成这些金属氧化物沉淀物的核心，因此聚合氯化铝的最佳使用剂量与被去除物质的浓度成反比，即胶体颗粒越多，金属混凝剂的剂量越少。
