SNF公司聚丙烯酰胺類絮凝劑技術(shù)說明
混凝與絮凝
SNF公司的絮凝劑是高分子量的聚丙烯酰胺,它們用來提高沉降、澄清、過濾、氣浮、離心分離等工藝過程的速度和效率。絮凝過程就是懸浮液中許多單獨(dú)顆粒形成聚集體(絮團(tuán)或礬花)的過程。
水處理中,混凝和絮凝代表兩種不同的機(jī)制。
混凝
水中懸浮的顆粒在粒徑小到一定程度時(shí),其布朗運(yùn)動(dòng)的能量足以阻止重力的作用,而使顆粒不發(fā)生沉降。這種懸浮液可以長時(shí)間保持穩(wěn)定狀態(tài)。而且,懸浮顆粒表面往往帶電(常常是負(fù)電),顆粒間同種電荷的斥力使顆粒不易合并變大,從而增加了懸浮液的穩(wěn)定性。
混凝過程就是加入帶正電的混凝劑去中和顆粒表面的負(fù)電,使顆粒“脫穩(wěn)”。于是,顆粒間通過碰撞、表面吸附、范德華引力等作用,互相結(jié)合變大,以利于從水中分離。
混凝劑是分子量低而陽電荷密度高的水溶性聚合物,多數(shù)為液態(tài)。它們分為無機(jī)和有機(jī)兩大類。無機(jī)混凝劑主要是鋁、鐵鹽及其聚合物。SNF公司只生產(chǎn)有機(jī)混凝劑,其種類在第二章已作介紹。
絮凝
絮凝是聚合物的高分子鏈在懸浮的顆粒與顆粒之間發(fā)生架橋的過程。“架橋”就是聚合物分子上不同鏈段吸附在不同顆粒上,促進(jìn)顆粒與顆粒聚集。
絮凝劑為有機(jī)聚合物,多數(shù)分子量較高,并有特定的電性(離子性)和電荷密度(離子度)。
實(shí)際過程要比上述理論復(fù)雜得多。由于混凝劑/絮凝劑都是高分子物質(zhì),同一產(chǎn)品中大大小小的分子都有,所謂“分子量”只是一個(gè)平均概念。所以,在用某一混凝劑或絮凝劑處理污水時(shí),“電中和”和“架橋”作用會(huì)交織在一起同時(shí)發(fā)生。絮凝過程是多種因素綜合作用的結(jié)果,目前仍有一些沒有認(rèn)清和解決的問題。就我們所知,絮凝過程與絮凝劑分子結(jié)構(gòu)、電荷密度、分子量有關(guān);與懸浮顆粒表面性質(zhì)、顆粒濃度、比表面積有關(guān);與介質(zhì)(水)的pH值、電導(dǎo)、水中其他物質(zhì)的存在、水溫、攪動(dòng)情況等因素有關(guān)。因此盡管有理論和經(jīng)驗(yàn)可循,用實(shí)驗(yàn)來選擇絮凝劑仍然是不可缺少的。
人工合成絮凝劑---聚丙烯酰胺的分子結(jié)構(gòu)
聚丙烯酰胺(簡稱PAM)是最常用的人工合成絮凝劑。由單一丙烯酰胺聚合而成的均聚物是非離子型的,它的分子不帶電。由丙烯酰胺和陰離子單體(如丙烯酸鈉)共聚而成的共聚物,是陰離子型,它的分子帶負(fù)電。同樣道理,由丙烯酰胺和陽離子單體生成的共聚物,屬陽離子型,它的分子帶正電。
共聚物中含有一定量的離子型單體,就表現(xiàn)出一定量的離子特征。我們把聚合物分子鏈上帶電多少用“離子度”這一百分?jǐn)?shù)來表示。離子度越高表示分子鏈上帶電越多。這樣,非離子型聚丙烯酰胺的離子度為零。聚丙烯酰胺分子鏈上帶什么電(即離子性)及帶電多少(即離子度),是選擇聚丙烯酰胺類絮凝劑時(shí)重要的考慮因素。
聚丙烯酰胺是人工合成聚合物中分子量最高的。聚丙烯酰胺的分子量總是指平均分子量,它表示每個(gè)聚合物分子的平均長度。分子量越大,表示組成每個(gè)分子的鏈節(jié)數(shù)越多,或者說每個(gè)分子的平均長度越長。從分子量角度看,聚丙烯酰胺的絮凝作用不但與分子量大小有關(guān),也與分子結(jié)構(gòu)(直鏈、支鏈、交聯(lián))和分子量分布(寬、窄)有關(guān)。

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