SNF公司聚丙烯酰胺类絮凝剂技术说明
混凝与絮凝
SNF公司的絮凝剂是高分子量的聚丙烯酰胺,它们用来提高沉降、澄清、过滤、气浮、离心分离等工艺过程的速度和效率。絮凝过程就是悬浮液中许多单独颗粒形成聚集体(絮团或矾花)的过程。
水处理中,混凝和絮凝代表两种不同的机制。
混凝
水中悬浮的颗粒在粒径小到一定程度时,其布朗运动的能量足以阻止重力的作用,而使颗粒不发生沉降。这种悬浮液可以长时间保持稳定状态。而且,悬浮颗粒表面往往带电(常常是负电),颗粒间同种电荷的斥力使颗粒不易合并变大,从而增加了悬浮液的稳定性。
混凝过程就是加入带正电的混凝剂去中和颗粒表面的负电,使颗粒“脱稳”。于是,颗粒间通过碰撞、表面吸附、范德华引力等作用,互相结合变大,以利于从水中分离。
混凝剂是分子量低而阳电荷密度高的水溶性聚合物,多数为液态。它们分为无机和有机两大类。无机混凝剂主要是铝、铁盐及其聚合物。SNF公司只生产有机混凝剂,其种类在第二章已作介绍。
絮凝
絮凝是聚合物的高分子链在悬浮的颗粒与颗粒之间发生架桥的过程。“架桥”就是聚合物分子上不同链段吸附在不同颗粒上,促进颗粒与颗粒聚集。
絮凝剂为有机聚合物,多数分子量较高,并有特定的电性(离子性)和电荷密度(离子度)。
实际过程要比上述理论复杂得多。由于混凝剂/絮凝剂都是高分子物质,同一产品中大大小小的分子都有,所谓“分子量”只是一个平均概念。所以,在用某一混凝剂或絮凝剂处理污水时,“电中和”和“架桥”作用会交织在一起同时发生。絮凝过程是多种因素综合作用的结果,目前仍有一些没有认清和解决的问题。就我们所知,絮凝过程与絮凝剂分子结构、电荷密度、分子量有关;与悬浮颗粒表面性质、颗粒浓度、比表面积有关;与介质(水)的pH值、电导、水中其他物质的存在、水温、搅动情况等因素有关。因此尽管有理论和经验可循,用实验来选择絮凝剂仍然是不可缺少的。
人工合成絮凝剂---聚丙烯酰胺的分子结构
聚丙烯酰胺(简称PAM)是最常用的人工合成絮凝剂。由单一丙烯酰胺聚合而成的均聚物是非离子型的,它的分子不带电。由丙烯酰胺和阴离子单体(如丙烯酸钠)共聚而成的共聚物,是阴离子型,它的分子带负电。同样道理,由丙烯酰胺和阳离子单体生成的共聚物,属阳离子型,它的分子带正电。
共聚物中含有一定量的离子型单体,就表现出一定量的离子特征。我们把聚合物分子链上带电多少用“离子度”这一百分数来表示。离子度越高表示分子链上带电越多。这样,非离子型聚丙烯酰胺的离子度为零。聚丙烯酰胺分子链上带什么电(即离子性)及带电多少(即离子度),是选择聚丙烯酰胺类絮凝剂时重要的考虑因素。
聚丙烯酰胺是人工合成聚合物中分子量最高的。聚丙烯酰胺的分子量总是指平均分子量,它表示每个聚合物分子的平均长度。分子量越大,表示组成每个分子的链节数越多,或者说每个分子的平均长度越长。从分子量角度看,聚丙烯酰胺的絮凝作用不但与分子量大小有关,也与分子结构(直链、支链、交联)和分子量分布(宽、窄)有关。
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