絮凝機理 膠體顆粒 5 分散劑 分散質 觀察體系構成 絮凝應用于懸浮體系和膠體溶液 目的是加快固液分離速度 提高分離效率 對于較長時間可以靜置沉淀的懸浮液可用陰離子或低離子度的陽離子 對于膠體溶液一般用陽離子 絮凝機理 電中和 膠體表面帶大量電荷 擴散層相排斥 使膠體穩定 膠體顆粒表面上的電荷被中和 隨著絮凝劑的不斷加入 表面電荷被中和的越來越多 Z電位不斷降低 排斥能不斷下降 最終當顆粒間以吸引力為主產生絮凝沉淀 絮凝機理 架橋 環式架橋 尾式架橋 列車式架橋 絮凝機理 異種電荷物質的橋連 帶負電荷的膠體顆粒與帶正電荷的陽離子絮凝劑的橋連 電中和 橋連 電中和后 通過庫侖引力使膠體脫穩 絮凝機理 異種電荷物質的橋連 帶負電荷的膠體顆粒與帶正電荷的陽離子絮凝劑的橋連 電中和 橋連 電中和后 通過庫侖引力使膠體脫穩 絮凝機理 同種電荷物質的橋連 晶體顆粒表面電荷 正電荷區域吸引陰離子絮凝劑的羧基官能團 結合成絮體 絮凝機理 卷掃作用 原水中懸浮物 殘留懸浮微粒 絮狀沉淀物 沉淀物卷掃作用 有機高分子絮凝劑列舉 陽離子絮凝劑丙烯酰氨 甲基丙烯酸乙酯基氯化銨共聚物丙烯酰氨 丙烯酸乙酯基三甲基銨硫酸甲酯共聚物聚二甲基二烯丙基氯化銨聚亞胺陰離子絮凝劑聚丙烯酸鈉聚苯乙烯磺酸鈉非離子型絮凝劑聚乙烯醇聚乙烯甲基醚聚氧化乙烯聚丙烯酰氨 絮凝劑的分類 影響絮凝的因素 PH值溫度攪拌速度和時間性質和結構分子量用量分離方法和工藝設計 影響絮凝的因素 攪拌速度和時間太快 容易攪碎絮體 小顆粒難以沉淀 太慢 絮體不能充分接觸 不利于捕捉顆粒 以40 80r min 攪拌時間以2 4min為宜 高分子絮凝劑的性質和結構的影響線性效果最好 環狀或者支鏈結構絮凝效果差 官能團多 電荷密度高 絮凝效果差 官能團過少 電荷密度低 對電荷的中和作用不利 影響絮凝的因素 絮凝劑用量有個最佳值 分離方法和工藝設計的影響不同的分離方法對絮凝效果有不同的要求 影響絮凝效果的因素 吸附等溫線 聚合物吸附量與聚合物濃度的關系 和區段密度1 低親和吸附等溫線 聚合物吸附量隨聚合物濃度增加而增加 吸附量隨分子量和離子強度增加而增加 2 高親和吸附等溫線 在低聚合物濃度下 聚合物幾乎定量吸附 中性和具有相反電荷的聚合物 但有相同電荷的聚合物也常有 吸附量與分子量和離子強度關系較弱 主要與聚合物的結構 離子化強度及顆粒電荷密度有關 影響絮凝效果的因素 3 電解質濃度 當使用中性與相同電荷的聚合物時 吸附隨電解質濃度增加而增加 電荷相反時 情況復雜 低電解質濃度 當聚合物與顆粒電荷高時 聚合物在顆粒表面相互作用強 構型如A 高電解質濃度 當聚合物與顆粒電荷低時 相互作用弱 聚合物在顆粒上的構型如B 影響絮凝效果的因素 在弱作用力下吸附的聚合物量比強作用力的大些AB這種情況因顆粒和聚合物的電荷密度而改變 pH改變引起顆粒和聚合物的電荷密度變化 造成吸附量增加或減少 影響絮凝效果的因素 根據Schulzc Hardy法則 反離子的價數越高 即凝聚能力越強 陽離子對帶負電荷的膠粒凝聚能力的次序為 Al3 Fe3 H Ca2 Mg2 K Na Li 在工業常用的凝聚劑電解質有AlCl3 2H2O CaCl2 Na2HPO4 12H2O等 影響絮凝效果的因素 聚合物濃度的影響絮凝效ABC果CFCOFCRSC聚合物濃度RSC 再穩定濃度OFC 最適絮凝濃度CFC 臨界絮凝濃度A 非絮凝區 B 絮凝區 C 穩定區 影響絮凝效果的因素 聚合物分子量的影響絮凝速度321聚合物濃度聚合物分子量 1 5 000 2 50 000 3 150 000OFC基本與聚合物分子量無關 分子量增大 絮凝范圍擴寬 即RSC增加 CFC降低 在OFC下絮凝上清液的濁度隨聚合物分子量增加而降低 影響絮凝效果的因素 聚合物濃度的影響 用陽離子聚合物進行絮凝時的電泳遷移情況 濃度低于CFC 帶負電荷的顆粒懸浮物穩定 濃度低于或接近OFC 電荷發生逆轉 超過RSC 帶正電荷的顆粒穩定 電泳1122遷移log 聚合物濃度 虛線 pH4 4 實線 pH5 8 1 MW20 000 2 MW1 000 000橫線 零遷移 影響絮凝效果的因素 使用陽離子聚合物絮凝陰離子顆粒的簡單電荷中和絮凝作用 應有 1 不同分子量聚合物的OFC相同2 在OFC時 絮凝顆粒的電泳遷移為零但有如下現象與電荷中和理論不一致 1 絮凝范圍隨分子量增加而增加2 在OFC下電泳遷移不為零3 在OFC下不同聚合物的絮凝速度明顯不同4 絮凝速度明顯大于簡單的鹽顯然 橋聯 起到重要重要 影響絮凝效果的因素 離子強度的影響加入電解質1 降低顆粒表面雙層電位 顆粒彼此易接近2 降低聚合物電荷屏蔽作用 有利于高親和吸附增加離子強度 OFC略有減小 增加 絮凝速度加快 上清液澄清度增加 影響絮凝的因素 PH值是絮凝劑發揮作用的基本環境陽離子型 酸性 中性聚季銨鹽陽離子 酸性 中性 堿性陰離子型 中性 堿性非離子 強酸到堿性溫度是給予絮體動能的源泉之一過高 反映太快 顆粒細小過低 絮凝劑水解時間長 鏈段運動緩慢 不利絮凝 適合水溫20 30度 影響絮凝效果的因素 pH的影響絮凝時的pH直接影響顆粒和聚合物的電荷密度 對絮凝效果產生明顯影響 上清123濁中性顆粒度log聚合物濃度1 pH4 4 2 pH5 3 3 pH5 8陽離子聚合物 隨pH增加 電荷減少 絮凝需聚合物濃度增加 影響絮凝效果的因素 pH的影響聚合RSC濃OFC ZMC 帶負電荷顆粒度CFC log 2 07 012 0pHZMC 顆粒與聚合物作用后 電泳零遷移的聚合物濃度陽離子聚合物 pH增加電荷減少 OFC和RSC略有降低 后增加 CFC增加 絮凝范圍和效率增加 在高pH下 橋聯為主 低pH 電荷中和為主 pH對絮凝物過濾速度的影響 絮凝劑的量對過濾速度的影響 影響絮凝效果的因素 顆粒濃度的影響1 在無電解質存在下 相反電荷的聚合物與不同濃度顆粒絮凝的吸附等溫無明顯差異 說明橋聯作用在這里并不是主要的 2 在有電解質存在時 聚合物濃度與顆粒濃度比值隨顆粒濃度增加而降低 說明顆粒濃度增加 顆粒之間的碰撞頻率以顆粒濃度的平方增加 顆粒共享聚合物的機率增加 形成橋聯的所需聚合物量明顯減少 說明電荷相反的顆粒與聚合物的絮凝過程 電荷中和作用很重要 中和后會發生橋聯作用 影響絮凝效果的因素 混合方法的影響上清12濁12度log聚合物濃度實線 絮凝聚合物一次加入 虛線 絮凝聚合物分兩次加入1 聚合物濃度0 124 2 聚合物濃度0 0435絮凝劑分兩次加入 絮凝效果更好 OFC與混合方式無關 但上清液濁度低 絮凝范圍寬 影響因素總結 分子量 離子度 分子基團 分子結構液體體系PH值 電位 液體構成顆粒大小 電荷 分離設備和分離工藝 聚合物的選擇 聚合物絮凝劑應具備的性質 1 水溶性線性高分子聚合物 通常MW大于1062 在溶液中分子具有伸展和彈性結構3 與絮凝顆粒有相反電荷或在顆粒之間形成橋聯4 形成的絮凝物能經受中等剪切力而不破壞5 對產物生物活性無變性和失活作用6 對絮凝與保留物具有選擇性 聚合物的選擇 絮凝聚合物與顆粒的吸附包括 物理吸附 靜電吸引 偶極吸引 范德瓦爾力和疏水作用化學吸附 化學鍵 配位鍵和氫鍵范德瓦爾力和偶極吸引一般難于控制且無選擇性顆粒表面性質是選擇絮凝聚合物的依據 聚合物的選擇 絮凝聚合物的用量 OFC絮凝聚合物的的稀釋度 稀釋度低易造成局部濃度高 混合效果差 聚合物分子量 聚合物分子量增大 分子鏈越長 絮凝能力隨之越大 生物發酵行業 生活污水 污水生化處理生物發酵 釀造 酒精 淀粉 檸檬酸等生物制藥 無機絮凝劑與無機高分子絮凝劑 種類應用原理復配效果影響因素 無機絮凝劑種類及應用 聚鋁聚鐵聚硅硫酸鐵硫酸亞鐵明礬 高分子絮凝劑的類型 分子量低分子量很高 電荷密度高分子量高 電荷密度低 絮凝機理 三種類型絮凝劑的絮凝情況 分子量小的被吸附在固體顆粒表面的多 橋連少 絮凝效果差 雙電層 分子量高 電荷密度高 與顆粒的接觸點多 但在雙電層外面的部分少 不能很好的橋連 絮凝效果差 分子量高 電荷密度低的絮凝劑 許多部分伸展到液相中 提高了電中和效率 這部分還可以吸附更多的膠體顆粒 促進絮凝沉淀 此種絮凝劑效果最好 影響絮凝劑使用因素 燒杯試驗 生物發酵行業 生活污水 污水生化處理生物發酵 釀造 酒精 淀粉 檸檬酸等生物制藥 技術實驗報告書 實驗報告分五部分 準備了解 現場觀察 分析判斷 實驗驗證 總結建議產品質量優勢了解客戶對絮凝劑使用效果的評價 如COD 污泥干度 溶解速度 沉降速度等 針對性數字化闡述產品優勢 步驟 了解生產工藝運行正常的控制參