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常见问题

无机高分子絮凝剂的形态学

时间:2021/06/03 点击:

无机高分子絮凝剂的形态学

混凝过程(混和、凝聚、絮凝)是用水和废水处理工艺中应用较普遍的关键环节之一,它在很大程度上影响着后续流程的运行工况、最终出水质量和成本费用,因而成为环境工程中重要的科技研究开发领域。混凝技术系统应该由优异的絮凝剂、反应器和自控投药三方面紧密组合而成,其中絮凝剂的特性及形态转化又起着核心作用。

水处理无机高分子絮凝剂近年来有迅速的发展,再加上在我国市场上形成热点的复合型絮凝剂,出现的品种很多,已可归纳成系列,如表1所示。不过就它们的基本实体而言,主要都是铝盐和铁盐的水解过程中间产物与不同阴离子和负电溶胶的结合体,亦即各种类型的羟基多核络合物或无机高分子化合物。

表1 无机高分子絮凝剂的品种系列

阳离子型 聚合氯化铝 PAC 聚合氯化铁 PFC
聚合硫酸铝 PAS 聚合硫酸铁 PFS
聚合磷酸铝 PAP 聚合磷酸铁 PFP
阴离子型 活化硅酸 ASI 聚合硅酸 PSI
无机复合型 聚合氯化铝铁 PAFC 聚合硫酸铝铁 PAFS
聚合硅酸铝 PASI 聚合硅酸铁 PFSI
聚合硅酸铝铁 PAFSI 聚合磷酸铝铁 PAFP
无机有机复合型 聚合铝-聚丙烯酰胺 聚合铁-聚丙烯酰胺
聚合铝-甲壳素 聚合铁-甲壳素
聚合铝-其他有机高分子 聚合铁-其他有机高分子

铝盐和铁盐在水溶液中水解-络合-聚合-胶凝-沉淀-晶化等系列反应过程中的形态转化及分布,一直是历年化学文献中研究与争论的热点,其定量规律迄今尚无统一定论。因此,研究其溶液化学及形态分布规律,仍是发展絮凝剂的重要理论前提。它们与各种阴离子、溶胶以及有机高分子结合的形态结构,以及不同制备过程中的形态转化更是有待深入探索的领域。

絮凝剂投加到被处理的水中后,进入更为复杂的物理-化学环境,它们一方面按照本身固有的规律转化形态,同时与水中形形色色的杂质相互作用,这时的作用机理又加上界面上的吸附、水解、络合、沉淀、晶化、电中和等多相反应,以及颗粒碰撞、絮团粘附、水力剪切、微涡旋推动等动态作用。在包含着如此众多反应和作用的混和-凝聚-絮凝-分离的水处理过程中,絮凝产物的形态和结构将随之发生不断地转化,水处理的功能、效果和控制方法与各时刻的形态紧密相关,因而絮凝过程的研究和争论始终是围绕着其形态学进行的。当然,除絮凝剂一方外,还要同时考虑被絮凝物质一方以及双方结合后的形态结构。

因此,絮凝形态学应包括三个方面的内容。

(1)研制:在实验室中以较低浓度溶液研究其形态转化的规律、配方和参数、絮凝效能等,以求得到较优的絮凝剂品种;

(2)生产:在模拟实验中以较浓溶液研究较佳形态的生产工艺,在生产现场研究各工艺环节的形态转化藉以调整设施和参数;

(3)应用:在实验室模拟研究水处理过程中各种形态的作用机理和定量模式,在水处理现场研究动态流程中形态转化对絮凝效能的影响,改进工艺条件、反应器设施和较佳投药控制技术、总之,絮凝形态学的研究应贯穿絮凝剂研制、生产和应用的全过程,综合达到优异的水处理絮凝功效。

笔者于1965年曾归纳六十年代时的絮凝形态学.自那时以来这一领域的研究又有了长足的进展,逐步接近定量模式的探讨,特别是在同有机和无机高分子化学的结合上有新的突破。研究表明,人工预制的无机高分子絮凝剂在制备和使用中的形态转化,在很大程度上不同于传统絮凝剂,因而表现出特异的功能和效果。可以认为、无机高分子絮凝剂形态学的研究和进展,实际上决定着这类絮凝剂在生产和应用中的发展。