絮凝劑原理綜合講義

內(nèi)容前言應(yīng)用案例絮凝劑的重要性絮凝劑在國內(nèi)外的現(xiàn)狀絮凝劑的定義和分類絮凝機理絮凝影響因素本文檔共51頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\14點29分絮凝機理－膠體顆粒>10nm1000~10nm1~1000nm<1nm55分散劑分散質(zhì)本文檔共51頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\14點29分觀察體系構(gòu)成絮凝應(yīng)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。本文檔共51頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\14點29分絮凝機理－電中和－＋＋＋++＋＋+－＋+＋+++++膠體表面帶大量電荷，擴散層相排斥，使膠體穩(wěn)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(dāng)顆粒間以吸引力為主產(chǎn)生絮凝沉淀。＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋本文檔共51頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\14點29分絮凝機理－架橋環(huán)式架橋尾式架橋列車式架橋本文檔共51頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\14點29分絮凝機理－異種電荷物質(zhì)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(wěn)。－－＋本文檔共51頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\14點29分絮凝機理－異種電荷物質(zhì)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(wěn)。－－＋本文檔共51頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\14點29分絮凝機理－同種電荷物質(zhì)的橋連＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－晶體顆粒表面電荷－正電荷區(qū)域吸引陰離子絮凝劑的羧基官能團，結(jié)合成絮體。本文檔共51頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\14點29分絮凝機理－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本文檔共51頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\14點29分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本文檔共51頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\14點29分本文檔共51頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\14點29分本文檔共51頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\14點29分本文檔共51頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\14點29分本文檔共51頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\14點29分絮凝劑無機絮凝劑有機絮凝劑無機低分子ASACKAL(SO4)2FSFCFeCL2無機高分子聚鋁PACPAS聚鐵PFCPFS人工合成陰、陽、非天然有機高分子絮凝劑絮凝劑的分類本文檔共51頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\14點29分影響絮凝的因素PH值溫度攪拌速度和時間性質(zhì)和結(jié)構(gòu)分子量用量分離方法和工藝設(shè)計本文檔共51頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\14點29分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(zhì)和結(jié)構(gòu)的影響線性效果最好，環(huán)狀或者支鏈結(jié)構(gòu)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。本文檔共51頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\14點29分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(shè)計的影響不同的分離方法對絮凝效果有不同的要求本文檔共51頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\14點29分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(guān)系）和區(qū)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(guān)系較弱。主要與聚合物的結(jié)構(gòu)、離子化強度及顆粒電荷密度有關(guān)。

本文檔共51頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\14點29分影響絮凝效果的因素3.電解質(zhì)濃度：當(dāng)使用中性與相同電荷的聚合物時，吸附隨電解質(zhì)濃度增加而增加；電荷相反時，情況復(fù)雜。低電解質(zhì)濃度：當(dāng)聚合物與顆粒電荷高時，聚合物在顆粒表面相互作用強，構(gòu)型如A。高電解質(zhì)濃度：當(dāng)聚合物與顆粒電荷低時，相互作用弱，聚合物在顆粒上的構(gòu)型如B。

本文檔共51頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\14點29分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

A

B

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。本文檔共51頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\14點29分影響絮凝效果的因素根據(jù)Schulzc—Hardy法則：反離子的價數(shù)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(yè)常用的凝聚劑電解質(zhì)有AlCl3.2H2O﹑CaCl2﹑Na2HPO4.12H2O等。本文檔共51頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\14點29分影響絮凝效果的因素聚合物濃度的影響絮凝效A

B

C果

CFC

OFC

RSC聚合物濃度

RSC：再穩(wěn)定濃度OFC：最適絮凝濃度CFC：臨界絮凝濃度A:非絮凝區(qū)，B:絮凝區(qū)，C:穩(wěn)定區(qū)本文檔共51頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\14點29分影響絮凝效果的因素聚合物分子量的影響

絮凝速度

3

2

1

聚合物濃度聚合物分子量：1:5,000;2:50,000;3:150,000

OFC基本與聚合物分子量無關(guān)。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。本文檔共51頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\14點29分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(wěn)定；濃度低于或接近OFC，電荷發(fā)生逆轉(zhuǎn)；超過RSC，帶正電荷的顆粒穩(wěn)定。

電

泳1

122

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：零遷移本文檔共51頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\14點29分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(yīng)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(xiàn)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(lián)’起到重要重要本文檔共51頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\14點29分影響絮凝效果的因素離子強度的影響

加入電解質(zhì)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?。ㄔ黾樱?，絮凝速度加快，上清液澄清度增加。本文檔共51頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期三\14點29分影響絮凝的因素PH值是絮凝劑發(fā)揮作用的基本環(huán)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。本文檔共51頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期三\14點29分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(chǎn)生明顯影響。

上清1

2

3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

本文檔共51頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期三\14點29分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)2.07.012.0pH

ZMC：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(lián)為主，低pH，電荷中和為主。本文檔共51頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期三\14點29分pH對絮凝物過濾速度的影響本文檔共51頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期三\14點29分絮凝劑的量對過濾速度的影響本文檔共51頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期三\14點29分影響絮凝效果的因素顆粒濃度的影響

1.在無電解質(zhì)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?zé)o明顯差異，說明橋聯(lián)作用在這里并不是主要的；

2.在有電解質(zhì)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(lián)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(fā)生橋聯(lián)作用。本文檔共51頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期三\14點29分影響絮凝效果的因素混合方法的影響上清1

2

濁1

2

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(guān)，但上清液濁度低，絮凝范圍寬。本文檔共51頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期三\14點29分影響因素總結(jié)分子量、離子度、分子基團、分子結(jié)構(gòu)液體體系PH值，ζ電位、液體構(gòu)成顆粒大小、電荷、分離設(shè)備和分離工藝本文檔共51頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期三\14點29分聚合物的選擇聚合物絮凝劑應(yīng)具備的性質(zhì)：

1.水溶性線性高分子聚合物，通常MW大于106

2.在溶液中分子具有伸展和彈性結(jié)構(gòu)3.與絮凝顆粒有相反電荷或在顆粒之間形成橋聯(lián)4.形成的絮凝物能經(jīng)受中等剪切力而不破壞5.對產(chǎn)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本文檔共51頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期三\14點29分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(xué)吸附：化學(xué)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(zhì)是選擇絮凝聚合物的依據(jù)本文檔共51頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期三\14點29分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。本文檔共51頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期三\14點29分生物發(fā)酵行業(yè)生活污水-污水生化處理生物發(fā)酵-釀造、酒精、淀粉、檸檬酸等生物制藥本文檔共51頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期三\14點29分無機絮凝劑與無機高分子絮凝劑種類應(yīng)用原理復(fù)配效果影響因素本文檔共51頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期三\14點29分無機絮凝劑種類及應(yīng)用聚鋁聚鐵聚硅硫酸鐵硫酸亞鐵明礬本文檔共51頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期三\14點29分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

本文檔共51頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期三\14點29分絮凝機理－三種類型絮凝劑的絮凝情況分子量小的被吸附在固體顆