聚合氯化鋁凈水原理

大(da)(da)家都(dou)知道聚合氯化鋁的作用用途(tu)是什(shen)么(me)，它(ta)的特點大(da)(da)家也(ye)不陌生，那(nei)它(ta)是如(ru)何凈(jing)水的呢，它(ta)的凈(jing)水原理是什(shen)么(me)呢？下面帶大(da)(da)家一起來了解(jie)一下。

聚合氯化鋁是一種無機高分子(zi)(zi)混凝劑，又被簡稱為(wei)聚鋁，英文縮寫為(wei)PAC，由(you)于氫氧(yang)根離子(zi)(zi)的(de)架橋(qiao)作(zuo)用和多價陰(yin)離子(zi)(zi)的(de)聚合作(zuo)用而生產的(de)分子(zi)(zi)量(liang)較 大、電(dian)荷較高的(de)無機高分子(zi)(zi)水(shui)處(chu)理(li)藥劑。

顏色(se)外觀(guan)：呈黃(huang)(huang)色(se)或淡黃(huang)(huang)色(se)、深褐色(se)、深灰色(se)樹(shu)脂狀固體。

聚合氯化鋁的(de)凈水(shui)原(yuan)理

壓縮雙(shuang)電層(ceng)

膠團(tuan)雙電層的構造(zao)決定了在膠粒表(biao)面(mian)處反離子(zi)的濃(nong)(nong)度(du)大(da)(da)，隨(sui)著(zhu)膠粒表(biao)面(mian)向(xiang)外的距離越(yue)大(da)(da)則(ze)反離子(zi)濃(nong)(nong)度(du)越(yue)低(di)，終(zhong)與溶(rong)(rong)液中(zhong)離子(zi)濃(nong)(nong)度(du)相(xiang)等。當向(xiang)溶(rong)(rong)液中(zhong)投加電解質，使溶(rong)(rong)液中(zhong)離子(zi)濃(nong)(nong)度(du)增(zeng)高，則(ze)擴散層的厚度(du)減(jian)小。

當(dang)兩個膠(jiao)(jiao)(jiao)粒(li)互相(xiang)接近(jin)時(shi)，由(you)于(yu)擴散層厚(hou)度(du)減(jian)小(xiao)，ξ電位降低(di)，因此(ci)它(ta)(ta)們互相(xiang)排(pai)斥(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)(li)就減(jian)小(xiao)了(le)(le)，也就是(shi)溶(rong)液(ye)中離(li)子濃度(du)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)(jiao)間斥(chi)力(li)(li)比離(li)子濃度(du)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)小(xiao)。膠(jiao)(jiao)(jiao)粒(li)間的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)力(li)(li)不受(shou)水(shui)(shui)(shui)相(xiang)組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響，但由(you)于(yu)擴散減(jian)薄，它(ta)(ta)們相(xiang)撞時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)距離(li)就減(jian)小(xiao)了(le)(le)，這樣(yang)相(xiang)互間的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)力(li)(li)就大了(le)(le)。可見其(qi)排(pai)斥(chi)與吸(xi)(xi)引的(de)(de)(de)(de)(de)合力(li)(li)由(you)斥(chi)力(li)(li)為主變成(cheng)以吸(xi)(xi)力(li)(li)為主(排(pai)斥(chi)勢(shi)能消失了(le)(le))，膠(jiao)(jiao)(jiao)粒(li)得以迅速(su)凝聚。這個機理能較好地(di)解釋港灣處的(de)(de)(de)(de)(de)沉積(ji)現象，因淡(dan)水(shui)(shui)(shui)進入海水(shui)(shui)(shui)時(shi)，鹽類增加，離(li)子濃度(du)增高(gao)，淡(dan)水(shui)(shui)(shui)挾(xie)帶膠(jiao)(jiao)(jiao)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)降低(di)，所以在(zai)港灣處粘土(tu)和其(qi)它(ta)(ta)膠(jiao)(jiao)(jiao)體顆粒(li)易(yi)沉積(ji)。

根(gen)據這(zhe)個機(ji)理(li)，當(dang)溶液中(zhong)外加電(dian)(dian)(dian)解(jie)質超過(guo)(guo)發生凝(ning)(ning)(ning)聚的(de)(de)(de)臨界(jie)凝(ning)(ning)(ning)聚濃度很多(duo)時，也不(bu)會有更(geng)多(duo)超額的(de)(de)(de)反離子進入擴散層，不(bu)可能(neng)(neng)出現膠(jiao)粒改變符號而(er)(er)使(shi)膠(jiao)粒重新(xin)穩(wen)定的(de)(de)(de)情況。這(zhe)樣的(de)(de)(de)機(ji)理(li)是(shi)藉單純靜電(dian)(dian)(dian)現象來說(shuo)明電(dian)(dian)(dian)解(jie)質對膠(jiao)粒脫(tuo)穩(wen)的(de)(de)(de)作(zuo)用，但(dan)它(ta)沒有考慮脫(tuo)穩(wen)過(guo)(guo)程中(zhong)其它(ta)性質的(de)(de)(de)作(zuo)用(如吸(xi)附(fu))，因(yin)此不(bu)能(neng)(neng)解(jie)釋復雜的(de)(de)(de)其它(ta)一些脫(tuo)穩(wen)現象，例如三價鋁(lv)鹽與鐵鹽作(zuo)混凝(ning)(ning)(ning)劑(ji)投(tou)量過(guo)(guo)多(duo)，凝(ning)(ning)(ning)聚效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)反而(er)(er)下降，甚(shen)至重新(xin)穩(wen)定；又(you)如與膠(jiao)粒帶同電(dian)(dian)(dian)號的(de)(de)(de)聚合(he)物(wu)或高(gao)分子有機(ji)物(wu)可能(neng)(neng)有好(hao)的(de)(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)聚效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)：等電(dian)(dian)(dian)狀態(tai)應有更(geng)好(hao)的(de)(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)聚效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)，但(dan)往往在生產實踐中(zhong)ξ電(dian)(dian)(dian)位大于零時混凝(ning)(ning)(ning)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)卻少等。

實(shi)際上在水溶(rong)液中投加混(hun)(hun)凝(ning)劑使膠粒(li)脫(tuo)穩現(xian)象(xiang)涉及到膠粒(li)與(yu)混(hun)(hun)凝(ning)劑，膠粒(li)與(yu)水溶(rong)液，混(hun)(hun)凝(ning)劑與(yu)水溶(rong)液三(san)個(ge)方面的(de)相互作用，是一個(ge)綜(zong)合的(de)現(xian)象(xiang)。

吸附電中和

吸附(fu)(fu)電(dian)中(zhong)和作(zuo)用指粒(li)表(biao)面(mian)對異號離(li)子(zi)，異號膠粒(li)或(huo)鏈狀離(li)分子(zi)帶異號電(dian)荷的(de)部位有強烈的(de)吸附(fu)(fu)作(zuo)用，由于這種吸附(fu)(fu)作(zuo)用中(zhong)和了(le)它(ta)的(de)部分電(dian)荷，減少了(le)靜(jing)電(dian)斥力(li)，因而容易與其它(ta)顆粒(li)接近而互(hu)相(xiang)吸附(fu)(fu)。此(ci)時靜(jing)電(dian)引(yin)(yin)力(li)常(chang)是這些作(zuo)用的(de)主要方(fang)面(mian)，但在不少的(de)情況下，其它(ta)的(de)作(zuo)用了(le)超過靜(jing)電(dian)引(yin)(yin)力(li)。

舉(ju)例來(lai)說，用Na+與十(shi)二烷基銨離(li)(li)子(zi)(zi)(C12H25NH3+)去除帶負(fu)(fu)電(dian)(dian)荷(he)的(de)(de)碘化銀溶液造成的(de)(de)濁度，發現(xian)(xian)(xian)同是(shi)一價的(de)(de)有機(ji)胺離(li)(li)子(zi)(zi)脫穩(wen)的(de)(de)能(neng)力比(bi)Na+大得多，Na+過(guo)量投加(jia)不(bu)會造成膠粒(li)再穩(wen)，而有機(ji)胺離(li)(li)子(zi)(zi)則不(bu)然，超(chao)過(guo)一定投置時能(neng)使膠粒(li)發生再穩(wen)現(xian)(xian)(xian)象(xiang)，說明膠粒(li)吸附(fu)了過(guo)多的(de)(de)反離(li)(li)子(zi)(zi)，使原(yuan)來(lai)帶的(de)(de)負(fu)(fu)電(dian)(dian)荷(he)轉變(bian)(bian)成帶正電(dian)(dian)荷(he)。鋁鹽、鐵鹽投加(jia)量高時也(ye)發生再穩(wen)現(xian)(xian)(xian)象(xiang)以及帶來(lai)電(dian)(dian)荷(he)變(bian)(bian)號。上(shang)面的(de)(de)現(xian)(xian)(xian)象(xiang)用吸附(fu)電(dian)(dian)中和的(de)(de)機(ji)理(li)解釋(shi)是(shi)很合適的(de)(de)。

吸附架(jia)橋作用(yong)

吸附(fu)架橋作(zuo)用機(ji)理(li)主要是指高分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)物質與膠(jiao)(jiao)粒(li)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)與橋連。還可以(yi)(yi)理(li)解成兩個大的(de)(de)(de)(de)同號膠(jiao)(jiao)粒(li)中(zhong)間(jian)由于有一(yi)(yi)(yi)個異號膠(jiao)(jiao)粒(li)而(er)連接在(zai)一(yi)(yi)(yi)起(qi)。高分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)絮(xu)凝劑具(ju)(ju)有線性結(jie)構，它們(men)具(ju)(ju)有能(neng)(neng)與膠(jiao)(jiao)粒(li)表(biao)(biao)面(mian)某些(xie)部(bu)(bu)位(wei)起(qi)作(zuo)用的(de)(de)(de)(de)化(hua)學基團(tuan)，當高聚(ju)合(he)物與膠(jiao)(jiao)粒(li)接觸時，基團(tuan)能(neng)(neng)與膠(jiao)(jiao)粒(li)表(biao)(biao)面(mian)產生特殊的(de)(de)(de)(de)反應而(er)相互(hu)吸附(fu)，而(er)高聚(ju)物分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)(de)(de)其余部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)則伸展(zhan)在(zai)溶液中(zhong)，可以(yi)(yi)與另一(yi)(yi)(yi)個表(biao)(biao)面(mian)有空位(wei)的(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)粒(li)吸附(fu)，這(zhe)樣(yang)聚(ju)合(he)物就(jiu)起(qi)了架橋連接的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。假如(ru)膠(jiao)(jiao)粒(li)少，上述聚(ju)合(he)物伸展(zhan)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)粘連不(bu)著(zhu)第二個膠(jiao)(jiao)粒(li)，則這(zhe)個伸展(zhan)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)遲早還會被原(yuan)先的(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)粒(li)吸附(fu)在(zai)其他部(bu)(bu)位(wei)上，這(zhe)個聚(ju)合(he)物就(jiu)不(bu)能(neng)(neng)起(qi)架橋作(zuo)用了，而(er)膠(jiao)(jiao)粒(li)又處于穩(wen)(wen)定(ding)狀(zhuang)態(tai)。高分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)絮(xu)凝劑投加量過(guo)大時，會使膠(jiao)(jiao)粒(li)表(biao)(biao)面(mian)飽和產生再穩(wen)(wen)現(xian)象。已經架橋絮(xu)凝的(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)粒(li)，如(ru)受到劇烈的(de)(de)(de)(de)長時間(jian)的(de)(de)(de)(de)攪(jiao)拌，架橋聚(ju)合(he)物可能(neng)(neng)從另一(yi)(yi)(yi)膠(jiao)(jiao)粒(li)表(biao)(biao)面(mian)脫開(kai)，重又卷回原(yuan)所(suo)在(zai)膠(jiao)(jiao)粒(li)表(biao)(biao)面(mian)，造成再穩(wen)(wen)定(ding)狀(zhuang)態(tai)。

聚(ju)合物(wu)(wu)在膠粒(li)表面的(de)吸(xi)附來源于(yu)各種物(wu)(wu)理化學(xue)作(zuo)用，如范德華引力(li)、靜電引力(li)、氫鍵(jian)、配位鍵(jian)等(deng)，取決于(yu)聚(ju)合物(wu)(wu)同膠粒(li)表面二者化學(xue)結構的(de)特點。這個(ge)機理可解釋(shi)非離(li)子型或帶同電號(hao)的(de)離(li)子型高分子絮凝劑能得到(dao)好(hao)的(de)絮凝效果的(de)現象。

沉淀物網(wang)捕(bu)機(ji)理

當金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)鹽(yan)(如(ru)硫酸鋁或(huo)氯(lv)化(hua)(hua)鐵)或(huo)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)和氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(如(ru)石灰)作(zuo)凝(ning)聚(ju)(ju)劑(ji)時，當投(tou)加(jia)(jia)量(liang)(liang)大得足(zu)以迅(xun)速(su)沉(chen)淀(dian)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(如(ru)Al(OH)3、Fe(OH)3、Mg(OH)2或(huo)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)碳酸鹽(yan)(如(ru)CaCO3)時，水中(zhong)的膠粒可被這些沉(chen)淀(dian)物(wu)(wu)在(zai)形成(cheng)時所網捕。當沉(chen)淀(dian)物(wu)(wu)是帶正電荷(he)(Al(OH)3及(ji)Fe(OH)3在(zai)中(zhong)性(xing)和酸性(xing)pH范(fan)圍內)時，沉(chen)淀(dian)速(su)度(du)可因(yin)溶液(ye)中(zhong)存在(zai)陰離子而加(jia)(jia)快，例(li)如(ru)硫酸銀離子。此外(wai)水中(zhong)膠粒本身可作(zuo)為(wei)這些金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)氧(yang)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)沉(chen)淀(dian)物(wu)(wu)形成(cheng)的核心，所以凝(ning)聚(ju)(ju)劑(ji)更佳投(tou)加(jia)(jia)量(liang)(liang)與被除去物(wu)(wu)質的濃度(du)成(cheng)反(fan)比(bi)，即(ji)膠粒越多，金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)凝(ning)聚(ju)(ju)劑(ji)投(tou)加(jia)(jia)量(liang)(liang)越少。