絮凝剂 用途与合成方法
絮凝剂是能使胶态分散系中分散的胶体微粒,由附聚作用聚结形成絮状物、可沉降的或可过滤的药剂。当废水中投入絮凝剂后,会降低或消除水中胶粒间的排斥力,降低其稳定性,增加相互碰撞,使附聚而结合成较大的颗粒或絮状物,从而在水中沉降分离出来。
絮凝剂的种类和用量:对不同的废水应该选用不同的絮凝剂。絮凝剂的用量在很大程度上影响絮凝的效果,过量与不足都将导致溶胶粒子的分散和稳定,因此都应该通过实验确定最佳投加量。
絮凝剂在污水处理领域作为强化固液分离的手段,可用于强化污水的初次沉淀、浮选处理及活性污泥法之后的二次沉淀,还可用于污水三级处理或深度处理。当用于剩余污泥脱水前的调理时,絮凝剂和助凝剂就变成了污泥调理剂或脱水剂。
絮凝剂的作用机理是水中胶体颗粒微小、表面水化和带电使其具有稳定性,絮凝剂投加到水中后水解成带电胶体与其周围的离子组成双电层结构的胶团。采用投药后快速搅拌的方式,促进水中胶体杂质颗粒与絮凝剂水解成的胶团的碰撞机会和次数。水中的杂质颗粒在絮凝剂的作用下首先失去稳定性,然后相互凝聚成尺寸较大的颗粒,再在分离设施中沉淀下去或漂浮上来。促使絮凝剂迅速向水中扩散,并与全部废水混合均匀的过程就是混合。水中的杂质颗粒与絮凝剂作用,通过压缩双电层和电中和等机理,失去或降低稳定性,生成微絮粒的过程称为凝聚。凝聚生成微絮粒在架桥物质和水流的搅动下,通过吸附架桥和沉淀物网捕等机理成长为大絮体的过程称为絮凝。混合、凝聚和絮凝合起来称为混凝,混合过程一般在混合池中完成,凝聚和絮凝在反应池中进行。
絮凝剂按照其化学成分总体可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。其中无机絮凝剂又包括无机凝聚剂和无机高分子絮凝剂;有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。
使用絮凝法处理任何污水,都存在最佳絮凝剂和最佳投加量,絮凝剂的最佳投加量是指达到既定水质目标的最小絮凝剂投加剂量,对污水絮凝处理具有重要技术经济意义。一般根据实验室模拟以及现场相结合的方式确定最佳投加量。实验室模拟的方法,主要有烧杯搅拌试验、ζ电位法、胶体滴定法及过滤法四种。由于影响因素较多,一般通过絮凝烧杯搅拌实验来取得数据,试验包括快速搅拌、慢速搅拌和静止沉降三个步骤:投入的絮凝剂经过快速搅拌迅速分散并与水样中的胶粒相接触,胶粒开始絮凝并产生微絮体;通过慢速搅拌,微絮体进一步互相接触长成较大的颗粒;停止搅拌后,形成的胶粒聚集体依靠重力自然沉降至烧杯底部。通过对絮凝效果的综合评价,如絮凝体沉降性、上清液浊度、CODcr、色度、pH值等,确定合适的絮凝剂品种及其最佳用量。试验时要做到原水和实际水质完全相同,絮凝剂种类、投加量、投加顺序和水利条件(主要是混凝时的搅拌程度和絮凝反应时间(不含混合时间))必须相同或接近。在应用传统的絮凝剂时,可以使用投加助凝剂的方法来加强絮凝效果。例如把活化硅酸作为硫酸亚铁、硫酸铝等无机絮凝剂的助凝剂并分前后顺序投加,可以取得很好的絮凝作用。
影响絮凝效果的因素是多方面的,主要有絮凝剂的种类、浓度、用量、混凝处理时的搅拌状况、ph值、温度及其变化等,应该根据具体情况采用不同的对策。
絮凝剂主要有无机絮凝剂和有机絮凝剂两类,无机絮凝剂常用于造纸、纺织、含胶态粘土的洗砂废水及热电厂粉煤废水等;另一类为高分子絮凝剂,常用的有聚合氯化铝、活性硅土和聚丙烯酰胺等,常用于油田废水、洗煤后的泥浆水及纸厂废水等。