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阳离子聚丙烯酰胺乳液絮凝剂的絮凝原理

super7年前283

   目前,在水处理领域,多数工作者认为絮凝与凝聚都是使胶体或悬浮液中微细粒固体聚集而使颗粒尺寸变大的过程。这一过程包括凝聚和絮凝两步骤,两者统称为混凝。凝聚是指使胶体和超胶体脱稳,并聚集为微絮粒的过程,即包括胶体的脱稳,有包括颗粒的迁移和聚集,是靠电解质对固体悬浮颗粒表面上双电层的消除或压缩,而降低微小颗粒间的排斥能达到的。一般来说,凝聚对于胶体粒子或悬浮液中微细离子的作用明显,所产生的凝聚体粒度小、密实、易碎,但碎后有可重新凝聚,属可逆过程。常见的水处理剂有阳离子聚丙烯酰胺乳液。

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  絮凝指微小颗粒通过吸附、卷带和桥联而成长为更大的絮凝体的过程,是通过高分子聚合物(即阳离子聚丙烯酰胺乳液等絮凝剂—通常为含有极性官能团的聚合物)在分子上吸附多个微粒的架桥作用而使多个微粒形成絮团的过程。絮凝剂在水溶液中具有伸展性、可绕性。伸展性是指具有一定的伸展度,可以再颗粒间架桥,将微粒桥联起来,故最有效的絮凝剂为直链型高分子聚合物;可绕性使凝聚具有一定的强度,能经受住一定程度的剪切力而不破碎。相对凝聚而言,絮凝产生的聚集物要大的多(有时凝聚体或小絮团也可被絮凝)。絮凝体的特点是粒度粗、疏松、强度较大,但碎后一般不能再成团,即过程不可逆。

  格鲁奇将凝聚作用定义为:中和胶体和悬浮物颗粒表面电荷,使其克服胶体和悬浮物颗粒间的静电排斥力,从而使颗粒脱稳的过程称作凝聚作用。它与颗粒的性质、使用的凝聚剂和脱稳后颗粒是否能形成大的聚集体有关。这里所指的凝聚剂是无机盐、电解质,不包括有机高分子絮凝剂。他又给絮凝作用定义为:胶体和悬浮物颗粒在高分子絮凝剂如阳离子聚丙烯酰胺乳液的作用下,侨联成为粗大的絮凝体的过程。在絮凝过程中伴随着粗大絮凝体的形成,也存在电荷的中和作用。例如,一些有机高分子絮凝剂如阳离子聚丙烯酰胺乳液同时具有电荷中和作用和颗粒间的桥联形成粗大的絮凝体的桥联作用。

  还有其他的一些说法,但是除了颗粒大小和颗粒表面带有电荷已被实验所证实外,其他说法和理论都是假设的,尚需要实验证实。

  实际上,凝聚作用和絮凝作用都是微笑的胶体颗粒和悬浮物颗粒在极性物质或者电解质作用下,中和颗粒表面电荷,降低或消除颗粒之间的排斥力,使得颗粒结合在一起,体积不断变大,当颗粒聚集使体积达到一定程度时(粒径大约为100μm时),便从水中分离出来,这就是我们所观察到的絮状沉淀物——絮凝体。

  当使用高分子化合物如阳离子聚丙烯酰胺乳液作为絮凝剂时,胶体颗粒和悬浮物颗粒与高分子化合物的极性基团或带电荷基团作用,颗粒与高分子化合物结合,形成体积庞大的絮状沉淀物。因为高分子化合物的极性或带电荷的基团很多,能够在短时间内同许多个颗粒结合,使体积增大的速度快,因此,形成絮凝体的速度快,絮凝作用明显。

  可以认为凝聚作用是颗粒由小到大的量变过程而絮凝作用是量变过程达到一定程度时的质变过程。絮凝作用是由若干个凝集作用组成的,是凝聚作用的结果。而凝聚作用是絮凝作用的原因。

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