高分子絮凝剂

高分子絮凝剂,自然界很少有绝对纯净的物质，通常物质都是以混合的形态存在的，由两种或两种以上的物质混合而成的体系通称为分散体系，分散体系类型很多，在液固分散体系中常要使固体分散相从分散介质中分离出来，如污水处理。,一个球形粒子受重力的作用，在静止的液体中进行自然沉降时，其沉降速度与粒子直径的平方成正比。一般直径小于100的细小粒子，其自然沉降速度是极其缓慢的。实际上完全靠重力的作用，这些微粒是不能沉降的。然而，工业废水、生活污水及其它水悬浮体中所含的固体悬浮物都属于难以自然沉降的胶体分散相或组分散相类物质。因此，利用具有絮凝功能的絮凝剂进行固液分离，除去液相中的悬浮物质，是一种极其有效的分离方法,絮凝机理基本原理：为了加速悬浮离子的沉降，必须设法破坏粒子在体系中的稳定性，促使其碰撞，以达到增大其粒子因次的目的，这就是絮凝作用的基本原理。,高分子絮凝剂的絮凝机理：在稳定的胶体分散体系中，一个长链大分子可同时吸附两个或几个胶粒，或是一个胶粒可同时吸附两个高分子链。因而可以以架桥的形式把胶粒裹集起来而聚沉。也可能是大分子链中的极性基团在胶粒表面上进行无规则吸附而使胶体聚沉。,a)架桥作用b)吸附,絮凝作用：凡具有架桥或表面吸附而导致分散相成絮团而沉降的过程，叫絮凝作用。高分子絮凝剂，起絮凝作用的高分子材料叫高分子絮凝剂。,高分子絮凝剂应具备的条件,应具有水溶性：由于絮凝剂主要用于水中，为了均匀发挥絮凝作用，需要高分子絮凝剂在水中均匀分散，溶解。应有吸附活性剂：通过活性基，使悬浮颗粒在絮凝物上附着或使反应颗粒进行聚集（絮凝化）。活性基的种类有阴离子、阳离子、非离子。,高分子絮凝剂的分类（按水中离解后留下的活性基来分）,1、阴离子型聚合物：主要以聚丙烯酰胺结构为基础，分子链中酰胺基部分水解成羧基，所以带负电荷，但电荷密度一般较低，由于分子链带有负电荷，使大分子在水溶液中可以更好地伸展，从而增加了对悬浮离子的捕集或架桥作用：但如果负电荷密度过高，又会影响絮凝剂对负电荷离子的吸附，反而降低其絮凝作用，为了增加其絮凝效果，阴离子絮凝剂大多分子量很高，一般几十，几百，甚至几千万。,阴主子絮凝剂主要有：聚丙烯酸盐：聚丙烯酰胺：聚苯乙烯磺酸钠：,2、阳离子絮凝剂；阴离子絮凝剂一般是在侧基或支链上带有正电荷的阳离子聚电解质，例，高分子量的聚丙烯酰胺的水解产物。,另外，还有一类高分子主链上具有正电荷的阳离子聚电解质，这类聚电解质分子量不高，但却有很好的絮凝作用，一般分子量在10万以下。聚季胺盐,由于水中悬浮的物质大多是带负电荷的，所以阳离子絮凝剂除了有吸附架桥作用外，还有中和电荷的作用。,3、非离子絮凝剂这类絮凝剂主要有聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯等。例，聚丙烯酰胺目前，国内外所采用的高分子絮凝剂中，聚丙烯酰胺仍为重要产品，占80%左右。,高分子絮凝剂的特点,一般低分子无机盐类混凝剂是通过电荷中和作用使胶粒碰撞而聚集沉降的。高分子絮凝剂与无机絮凝剂相比，有如下特点：用量少、效果好，适用范围宽，所形成的絮体大、沉降快，污泥量少且易于脱水。,适应范围：阴离子型：适用无机盐类（带重金属的氢氧化物等），pH要求中性，碱性（在强碱及高温下絮凝效果仍不降低）例，选矿、电镀、机械、洗煤、纸浆废水等。,阳离子型，适用有机物，pH要求强酸、中性，例，生活污水，食品加工企业下水、油脂废水等。,非离子型：适用无机质或无机有机混合体系，pH要求弱酸性、弱碱性、中性（不易受pH和金属离子的影响，尤其在酸性介质中有效）例矿石加工等废水。,高分子絮凝剂是水溶性线性大分子的化合物，分子量很高，长链分子中含有很多极性基团，分子链的长径比高达103以上。因此就电荷中和或表面吸附等捕集胶体粒子的能力，一个大分子相当于几十、几百甚至几千个低分子电解质絮凝剂分子的作用，而且可以同时吸附几个、几十个胶体微粒以形成架桥的形态，所以更促进了胶粒的絮集和沉淀，这是低分子絮凝剂所不具备的特点。,高分子絮凝剂的分子量、分子量分布，组成结构及所带电荷量与絮凝性能密切相关。高分子絮凝剂的分子量越大，分子链愈长，架桥作用愈强，絮凝效果越好，但其分子量不可太大。一般在107以下，而且分子量过大，溶解困难，大分子运动慢。吸附的粒子空间距离太远，不易聚集，絮凝效果反而变差。分子链卷曲会使絮凝效果变差，相同分子量的聚合物，直链比支链絮凝效果好。,在实际使用中，对不同的水质条件，究竟采用何种絮凝剂以及絮凝剂的最佳用量及操作条件，都要通过实验确定。通过实验知，为了提高絮凝效果，常常采用低分子量絮凝剂与高分子量絮凝剂并用的技术，即先加入一些低分子量絮凝剂，再加高分子量絮凝剂、效果较好。尤其是用阴离子和非离子絮凝剂时尤为重要，此外不同种类絮凝剂并用效果也较好，可发挥协同作用。,高分子絮凝剂的应用,1一般水处理中，高分子絮凝剂在水处理中占有很重要的地位，应用日益广泛，不仅用于给水及废水处理，而且也可用于循环水处理，除了具有除浊、脱色作用外，还可去除水中所含的高分子物质，病毒、细菌、微生物、焦油、石油、食用油脂等有机物，表面活性剂、农药，含氮、磷等富营养物质以及汞、铬、镉、铅等金属及放射性物质。,2工业废水：尤其是造纸废水、废水产量大、类别多、水质较复杂，但用高分子絮凝剂处理却都能获得较好的絮凝效果。同时还能回收部分有用物质，如造纸废渣制木质素磺酸钠，用做水泥减水剂。当前造纸废水处理主要是经济问题，而不是技术问题。,3污泥脱水，主要用在清污，如人工湖泊、护城河，加高分子絮凝剂后，污泥中的固体物沉降，水脱出，有利于清除污泥。4冶金选矿：如分离铝土矿的污泥，将聚丙烯酰胺和淀粉并用，可大大提高沉降速度。,5食品工业：在糖汁的澄清过程中，使用丙烯酸丙烯酰胺共聚物，大大提高了