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凈水原理：洗煤廠用聚合氯化鋁

壓縮雙電層

膠團(tuán)雙電層的構(gòu)造決定了在膠粒表面處反離子的濃度zui大，隨著膠粒表面向外的距離越大則反離子濃度越低，zui終與溶液中離子濃度相等。當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)，使溶液中離子濃度增高，則擴(kuò)散層的厚度減小。

當(dāng)兩個(gè)膠粒互相接近時(shí)，由于擴(kuò)散層厚度減小，ξ電位降低，因此它們互相排斥的力就減小了，也就是溶液中離子濃度高的膠間斥力比離子濃度低的要小。膠粒間的吸力不受水相組成的影響，但由于擴(kuò)散減薄，它們相撞時(shí)的距離就減小了，這樣相互間的吸力就大了。可見其排斥與吸引的合力由斥力為主變成以吸力為主(排斥勢(shì)能消失了)，膠粒得以迅速凝聚。這個(gè)機(jī)理能較好地解釋港灣處的沉積現(xiàn)象，因淡水進(jìn)入海水時(shí)，鹽類增加，離子濃度增高，淡水挾帶膠粒的穩(wěn)定性降低，所以在港灣處粘土和其它膠體顆粒易沉積。

根據(jù)這個(gè)機(jī)理，當(dāng)溶液中外加電解質(zhì)超過發(fā)生凝聚的臨界凝聚濃度很多時(shí)，也不會(huì)有更多超額的反離子進(jìn)入擴(kuò)散層，不可能出現(xiàn)膠粒改變符號(hào)而使膠粒重新穩(wěn)定的情況。這樣的機(jī)理是藉單純靜電現(xiàn)象來說明電解質(zhì)對(duì)膠粒脫穩(wěn)的作用，但它沒有考慮脫穩(wěn)過程中其它性質(zhì)的作用(如吸附)，因此不能解釋復(fù)雜的其它一些脫穩(wěn)現(xiàn)象，例如三價(jià)鋁鹽與鐵鹽作混凝劑投量過多，凝聚效果反而下降，甚至重新穩(wěn)定；又如與膠粒帶同電號(hào)的聚合物或高分子有機(jī)物可能有好的凝聚效果：等電狀態(tài)應(yīng)有的凝聚效果，但往往在生產(chǎn)實(shí)踐中ξ電位大于零時(shí)混凝效果卻zui少等。

實(shí)際上在水溶液中投加混凝劑使膠粒脫穩(wěn)現(xiàn)象涉及到膠粒與混凝劑，膠粒與水溶液，混凝劑與水溶液三個(gè)方面的相互作用，是一個(gè)綜合的現(xiàn)象。

吸附電中和   

吸附電中和作用指粒表面對(duì)異號(hào)離子，異號(hào)膠粒或鏈狀離分子帶異號(hào)電荷的部位有強(qiáng)烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了它的部分電荷，減少了靜電斥力，因而容易與其它顆粒接近而互相吸附。此時(shí)靜電引力常是這些作用的主要方面，但在不少的情況下，其它的作用了超過靜電引力。

舉例來說，用Na+與十二烷基銨離子(C12H25NH3+)去除帶負(fù)電荷的碘化銀溶液造成的濁度，發(fā)現(xiàn)同是一價(jià)的有機(jī)胺離子脫穩(wěn)的能力比Na+大得多，Na+過量投加不會(huì)造成膠粒再穩(wěn)，而有機(jī)胺離子則不然，超過一定投置時(shí)能使膠粒發(fā)生再穩(wěn)現(xiàn)象，說明膠粒吸附了過多的反離子，使原來帶的負(fù)電荷轉(zhuǎn)變成帶正電荷。鋁鹽、鐵鹽投加量高時(shí)也發(fā)生再穩(wěn)現(xiàn)象以及帶來電荷變號(hào)。上面的現(xiàn)象用吸附電中和的機(jī)理解釋是很合適的。

吸附架橋作用

吸附架橋作用機(jī)理主要是指高分子物質(zhì)與膠粒的吸附與橋連。還可以理解成兩個(gè)大的同號(hào)膠粒中間由于有一個(gè)異號(hào)膠粒而連接在一起。高分子絮凝劑具有線性結(jié)構(gòu)，它們具有能與膠粒表面某些部位起作用的化學(xué)基團(tuán)，當(dāng)高聚合物與膠粒接觸時(shí)，基團(tuán)能與膠粒表面產(chǎn)生特殊的反應(yīng)而相互吸附，而高聚物分子的其余部分則伸展在溶液中，可以與另一個(gè)表面有空位的膠粒吸附，這樣聚合物就起了架橋連接的作用。假如膠粒少，上述聚合物伸展部分粘連不著第二個(gè)膠粒，則這個(gè)伸展部分遲早還會(huì)被原先的膠粒吸附在其他部位上，這個(gè)聚合物就不能起架橋作用了，而膠粒又處于穩(wěn)定狀態(tài)。高分子絮凝劑投加量過大時(shí)，會(huì)使膠粒表面飽和產(chǎn)生再穩(wěn)現(xiàn)象。已經(jīng)架橋絮凝的膠粒，如受到劇烈的長(zhǎng)時(shí)間的攪拌，架橋聚合物可能從另一膠粒表面脫開，重又卷回原所在膠粒表面，造成再穩(wěn)定狀態(tài)。

聚合物在膠粒表面的吸附來源于各種物理化學(xué)作用，如范德華引力、靜電引力、氫鍵、配位鍵等，取決于聚合物同膠粒表面二者化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。這個(gè)機(jī)理可解釋非離子型或帶同電號(hào)的離子型高分子絮凝劑能得到好的絮凝效果的現(xiàn)象。

沉淀物網(wǎng)捕機(jī)理

當(dāng)金屬鹽(如硫酸鋁或氯化鐵)或金屬氧化物和氫氧化物(如石灰)作凝聚劑時(shí)，當(dāng)投加量大得足以迅速沉淀金屬氫氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3、Mg(OH)2或金屬碳酸鹽(如CaCO3)時(shí)，水中的膠粒可被這些沉淀物在形成時(shí)所網(wǎng)捕。當(dāng)沉淀物是帶正電荷(Al(OH)3及Fe(OH)3在中性和酸性pH范圍內(nèi))時(shí)，沉淀速度可因溶液中存在陰離子而加快，例如硫酸銀離子。此外水中膠粒本身可作為這些金屬氧氧化物沉淀物形成的核心，所以凝聚劑*投加量與被除去物質(zhì)的濃度成反比，即膠粒越多，金屬凝聚劑投加量越少。

處理污水：

1:污水中含有膠體顆粒（系水中的塵埃，腐殖質(zhì)，纖維素等與水形成的膠體狀的微粒），不能通過自然沉淀去除。必須投加一些藥劑（絮凝劑）使水中難以沉淀的膠體顆粒脫凝結(jié)，集聚，絮凝成較大的顆粒而沉淀。
　　為了確定水絮凝過程的工藝參數(shù)，如絮凝劑的種類，用量，水的PH值，溫度以及各種藥劑的投加順序等，一般要做模擬實(shí)驗(yàn)。既在一定的水溫與控制合適的攪拌強(qiáng)度與時(shí)間的條件下，用不同絮凝劑和投加量，調(diào)節(jié)不同色水的PH值實(shí)驗(yàn)，看絮凝效果。
　　美國(guó)實(shí)驗(yàn)材料學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTM2035-1980（1990年修訂確認(rèn)）《水的絮凝，絮凝杯罐實(shí)驗(yàn)方法》是*的方法。中國(guó)與1997年等效采用了ASTM的標(biāo)準(zhǔn)方法，發(fā)布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。
　　該方法包括快速攪拌，慢攪拌和靜止沉降三個(gè)步驟。投加的畜凝劑經(jīng)過快速攪拌而迅速分散并與水中的膠體顆粒接觸，膠粒開始聚集產(chǎn)生絮凝體。通過慢速攪拌，微絮體進(jìn)一步相互接觸成長(zhǎng)成較大的顆粒。停止攪拌后，形成的膠體聚集體依靠重力自然沉降到底部。
　　本方法適應(yīng)于確定水的絮凝過程的工藝參數(shù)，包括：絮凝劑種類，用量，水的PH值，溫度，以及各種藥劑的投加順序等。
　　通過測(cè)定水樣在燒杯實(shí)驗(yàn)的濁度，色度，即可得知膠體脫水聚集的程度。
　　2:過程
　　1）多位攪拌器的轉(zhuǎn)速可以在20-150R/min 之間無級(jí)調(diào)節(jié)。攪拌漿片由輕質(zhì)耐腐蝕材料制成，漿片尺寸為60mm*40mm*2mm,形狀為矩形。在多位攪拌器的底座或內(nèi)側(cè)應(yīng)有照明裝置，通過他可以觀察絮片的形成。多位攪拌器和攪拌漿片尺寸，浸入水中的位置應(yīng)該是燒杯的3/4。
　　2）燒杯
　　燒杯的尺寸，外型相同，容積不小于1500ml。
　　3，操作步驟、
　　1）根據(jù)多位攪拌器所設(shè)置的燒杯數(shù)目，各量取100ML的水樣裝入燒杯中，并將燒杯定位。然后把攪拌漿片放入水中。漿片的軸要偏離燒杯中心，漿片與燒杯壁之間至少要留有 6.4MM的間隙。記錄實(shí)驗(yàn)開始的溫度。
　　2）把絮凝劑裝入試劑架的試管的。投藥時(shí)，用水將各試管中的藥劑稀釋到10ml。若其中一種藥劑的投加量大于10ml時(shí)。其它試管也應(yīng)該補(bǔ)水，直至體積與用量相同。添加懸浮液藥劑時(shí)，應(yīng)在投加前搖勻藥劑。
　　3）開動(dòng)多位攪拌器，在120r/min轉(zhuǎn)速下快速攪拌，按照預(yù)定的藥劑投加量同時(shí)投加向各個(gè)燒杯中投加藥劑，攪拌1min .
　　4）降低轉(zhuǎn)速至20-40r/min轉(zhuǎn)速以能保持燒杯內(nèi)顆粒均勻懸浮起來為準(zhǔn)。慢速攪拌約20min。記錄初始絮片產(chǎn)生的時(shí)間。
　　5）完成慢速攪拌后，把攪拌漿片從水中提出來，觀察絮體的沉降，記錄大部分絮體沉降所用的時(shí)間。但在特殊情況下，沉降受到對(duì)流的影響，此時(shí)記錄的沉淀的時(shí)間應(yīng)是當(dāng)上與向下運(yùn)動(dòng)的未沉淀絮體數(shù)量大致相同的時(shí)間。
　　6）沉淀時(shí)15min后，記錄燒杯底部絮片的厚度。用移液管在燒杯中清夜的1/2處吸取水樣，測(cè)定水樣的灼度，色度及水樣的PH值。

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