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(2)吸附架桥作用三价铝盐或铁盐以及其他高分子棍凝剂溶于水后,经水解和缩聚反应形成高分子聚合物,具有线性结构。这类高分子物质可被胶体微粒所强烈吸附。因其线性长度较大。当它的一端吸附某一胶粒后,另一端又吸附另一胶粒,在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥,使颗粒逐渐结大,形成肉眼可见的粗大絮凝体。这种由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程,称为絮凝。
(3)网捕作用三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。这些沉淀物在自身沉降过程中,能集卷、网捕水中的胶体等微粒,使胶体粘结。
上述三种作用产生的微粒凝结理象——凝聚和絮凝总称为混凝。
对于不同类型的棍凝剂,压缩双电层作用和吸附架桥作用所起的作用程度并不相同。对高分子混凝剂特别是有机高分子混凝剂,吸附架桥可能起主要作用;对硫酸铝等无机混凝剂,压缩双电层作用和吸附架桥作用以及网捕作用都具有重要作用。
二、混凝剂和助凝剂
1、混凝剂
用于水处理中的混凝剂应符合如下要求:混凝效果良好,对人体健康无害,价廉易得,使用方便。混凝剂的种类较多,主要有以下两大类:
(1)无机盐类混凝剂目前应用最广的是铝盐和铁盐。铝盐中主要有硫酸铝、明矾等。硫酸铝Al2(SO4)3˙18H2O的产品有精制和粗制两种。精制硫酸铝是白色结晶体。粗制硫酸铝的AL2O3含量不少于14.5%-16.5%,不溶杂质含量不大于24%~30%,价格较低,但质量不稳定,因含不溶杂质较多,增加了药液配制和排除废渣等方面的困难。
明矾是硫酸铝和硫酸钾的复盐AL2(SO4)3K2-~Q4˙24H20,AL2(SO4)3含量约10.6%,是天然矿物。硫酸铝混凝效果较好,使用方便,对处理后的水质没有任何不良影响。但水温低时,硫酸铝水解困难,形成的絮凝体较松散,效果不及铁盐。
铁盐中主要有三氯化铁、硫酸亚铁和硫酸铁等。三氯化铁是褐色结晶体,极易溶解,形成的絮凝体较紧密,易沉淀;但三氧化铁腐蚀性强。易吸水潮解,不易保管。硫酸亚铁FeSO4˙7H20是半透明绿色结晶体,离解出的二价铁离子Fe2+不具有三价铁盐的良好混凝作用,使用时应将二价铁氧化成三价铁。同时,残留在水中的Fe2+会使处理后的水带色,Fe2+与水中某些有色物质作用后,会生成颜色更深的溶解物。
(2)高分子混凝剂高分子混凝剂有无机和有机的两种。聚合氯化铝和聚合氧化铁是目前国内外研制和使用比较广泛的无机高分子混凝剂。聚合氯化铝的混凝作用与硫酸铝并无差别。硫酸铝投入水中后,主要是各种形态的水解聚合物发挥混凝作用。但由于影响硫酸铝化学反应的因素复杂,要想根据不同水质控制水解聚合物的形态是不可能的。
人工合成的聚合氧化铝则是在人工控制的条件下预先制成最优形态的聚合物,投入水中后可发挥优良的混凝作用。它对各种水质适应性较强,适用的pH值范围较广,对低温水效果也较好,形成的絮凝体粒大而重,所需的投量约为硅酸铝的1/2—1/3。
有机高分子混凝剂有天然的和人工合成的。这类混凝剂都具有巨大的线状分子。每—大分子有许多链节组成。链节间以共价健结合。我国当前使用较多的是人工合成的聚丙烯酰胺,分子结构为:聚丙烯酰胺的聚合度可多达2x104—9x104,相应的分子量高达150x104—600x104。凡有机高分子混凝剂链节上含有的可离解基团寓解后带正电的称为阳离子型,带负电的称为阴离子型;链节上不含可离解基团的称非离子型。聚丙烯酰胺即为非离子型高聚物。但它可以通过水解构成阴离子型,也可通过引入基团制成阳离子型。
有机高分子混凝剂由于分子上的链节与水中胶体微粒有极强的吸附作用,混凝效果优异。即使是阴离子型高聚物,对负电胶体也有强的吸附作用;但对于未经脱稳的胶体,由于静电斥力有碍于吸附架桥作用,通常作助凝剂使用。阳离靶塑的吸附作用尤其强烈,且在吸附的同时,对负电胶体有电中和的脱稳作用。
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