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聚合氯化铝铁絮凝作用机理

聚合氯化铝铁絮凝机理

水处理中,絮凝过程主要是将水体中纳米级、微米级的胶体杂质颗粒,在水处理剂的作用下,经过凝聚-絮凝作用而形成较大的颗粒絮体,最后经沉降、过滤等一系列工艺将其去除。聚合氯化铝铁絮凝作用机理:

聚合氯化铝.jpg胶体DLVO理论和压缩双电层机理

胶体的DLVO理论是用胶体颗粒间的吸引能和排斥能产生的相互作用能,说明胶体的稳定性和产生絮凝沉淀的原因。胶体颗粒表面皆带有电荷,当带有相同电荷时,相互排斥。排斥力和排斥能的大小与颗粒间的距离和所带的电荷数量有关。排斥能愈大,则颗粒难以靠近,不利于絮凝沉淀,而保持其胶体的稳定状态。絮凝剂投加到水中后,胶体颗粒表面所带的异号电荷会被其有效成分所带的电荷中和掉一部分,胶体的双电层被压缩,因此导致扩散层的厚度逐渐减小,从而颗粒间的相互作用不断变化,最终以吸引为主,胶体颗粒就得以絮凝沉降下来。因此为了使已分散的固体微粒迅速凝聚,可以加入一些电解质,使固体微粒表面形成的双电层厚度减小,从而缩小颗粒物之间的距离,使范德华力占优势,颗粒之间彼此吸引而发生凝聚。水处理中聚合氯化铝铁水解提供多核羟基络合物对水中的胶体物质发生絮凝作用。分子量较小的高价络离子被水中的负电性胶粒和悬浮物吸引进入紧密层,压缩胶粒的双电层、降低屯电位,使胶粒迅速脱稳聚沉。

聚合氯化铝.jpg吸附电中和理论

吸附电中和作用是指胶粒表面对异号离子、链状高分子带异号电荷的部分或者带有不同电荷的异号胶粒有强烈的吸附作用,由于这种吸附作用使胶粒表面的电荷被中和,静电斥力逐渐减少,颗粒间的相互作用能达到第一最小能量值,相互吸引形成稳定的絮体沉降下来。在电中和的过程中,不但可以使胶体表面电荷降低为零,而且还可以带上相反的电荷,如果絮凝剂的投加量过高,胶粒就可能发生再稳现象[18]。絮凝剂的化学结构,特别是某些官能团的存在会极大地影响吸附作用,进而影响脱稳的能力。聚合氯化铝铁在一定条件下水解,生成类似于双亲分子的络离子和多核络离子,这些离子进入液固界面,被电位离子牢固的吸附并中和屯电位,从而使胶体脱稳起吸附电中和的作用。

聚合氯化铝.jpg吸附架桥理论

吸附架桥作用是指溶液中悬浮物颗粒和胶体颗粒,通过无机高分子絮凝剂的活性部位的吸附作用,形成具有复杂结构的絮体,通过沉淀作用而沉积下来。在此过程中,胶粒与胶粒之间通过高分子聚合物,在各种物理化学作用,如静电引力、范德华引力、配位键、氢键等作用下连接在一起。聚合氯化铝铁在溶液中提供大量的高分子络合物及高分子疏水性氢氧化物聚合体,通过羟基桥联作用将高分子聚合体从不规则到规则的排列次序键联在一起发挥吸附架桥作用。

聚合氯化铝.jpg沉淀网捕卷扫理论

当铝盐或铁盐作为絮凝剂投加到水溶液中时,带负电荷的胶粒暴露在了铝盐或铁盐水解形成水合金属氢氧化物的附近,由于这些水合金属氢氧化物是带有较高正电荷的阳离子高分子,故而会对带负电荷的胶粒产生吸附作用。当这些阳离子高分子继续水解形成氢氧化物沉淀时,它们就像多孔的网子一样将水中的胶粒和悬浮颗粒连带一起捕集清扫下来,形成絮状沉淀沉积在水底。这就是沉淀网捕作用机理。聚合氯化铝铁在铝铁水解共聚过程中,键合大量Al(III)、Fe(III)羟基络合物的胶团,相互联接成环,形成网状立体结构,通过吸附和卷扫网捕作用使水溶液中的溶质、胶体或悬浮物颗粒脱稳而产生絮状物或絮状沉淀物。

聚合氯化铝.jpg以上四种理论是针对使用不同类型的絮凝剂时所产生的凝聚絮凝特征来区分的。实际的絮凝淀淀作用过程很复杂,受溶液的温度、碱度、浊度、pH值和共存离子等多种因素的影响,往往是几种或全部四种作用机理同时存在,以一种絮凝机理占优势,其他絮凝机理起辅助作用。

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