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长沙固特瑞阐述絮凝沉降法是最重要的水处理方法

作者: 长沙固特瑞  浏览量:5182  发布时间:2014-01-09

       絮凝沉降法是最重要的水处理方法之一。铝盐絮凝剂在污水处理中一直发挥着极其重要的作用,是目前应用最为广泛的的无机盐类絮凝剂。铝盐絮凝剂的发展经历了由低分子到高分子、由单一型向复合型转化的过程。本文主要介绍了铝盐絮凝剂的进展及其前景。 
1 低分子无机铝盐 
  低分子无机铝盐主要有硫酸铝和氯化铝,絮凝形态学把铝化合物在溶液中水解聚合的形态分为3类:①Ala,包括快速络合的自由离子、单体及初聚物;②Alb,包括慢速络合的低聚和中等聚合物;③Alc,包括长时间难以络合的高聚物及溶胶。其中Alb部分絮凝能力最强,而又尤以Al13O4(OH)247+为最优,它是起絮凝作用的主要活性物质。低分子铝盐的主要作用形态是初聚物、低聚物和凝胶沉淀物,它们的作用机理是:(1)电性中和和吸附架桥;(2)凝胶絮团粘结卷扫。低分子铝盐要达到絮凝要求所需要的用量较大,所以使用成本较高,且絮凝效果差。 
2 高分子铝盐絮凝剂 
  20世纪30年代,美国、德国、前苏联、日本等国就陆续有化学家研究聚铝,了解它们的组成和特性,发现其有更高的絮凝能力。到了60年代,日本的前田稔提出了几种聚铝的工业制造流程,肯定了聚铝的絮凝能力高于硫酸铝。此后聚铝在日本水处理技术中迅速发展起来。聚铝是一种高效的无机高分子,一般是指A13+盐到Al(OH)3之间的一系列准稳态物质,即二铝到十三铝的羟基络合物,其中Al3+与Al3+可能出现共享羟基络合物或共享氧基配位的结构特征。在凝聚-絮凝过程中,其主要作用机理是对水体颗粒物的电中和与吸附架桥两种作用。随着分子量的增加,吸附架桥作用被增强。 
  一般认为,在絮凝过程中投加铝盐絮凝剂后发生了金属离子水解和聚合反应,以其水解和聚合产物与水体颗粒进行电中和脱稳、压缩双电层、吸附架桥或粘附卷扫和沉淀物网捕等作用,而生成粗大絮凝体加以分离去除,从而完成絮凝过程。因此,铝盐絮凝剂的形态与其带电特性密切相关,阴、阳离子是影响铝盐形态分布及带电特性的重要因素。所以新型聚铝高分子研制的主要方向是向其引入其他离子,制备复合型絮凝剂,优化产物形态,改变带电特性。 
2.1 阳离子复合型絮凝剂 
  铁铝复合是具有代表性的阳离子复合型絮凝剂,即在PAC中引入Fe3+。田宝珍[7]等根据铁具有极强的亲OH-能力、而铝的亲OH-能力较弱的特点,合成了铝铁共聚复合絮凝剂——聚合氯化铝铁(PAFC)。铝铁复合后其性质不是单纯的铝系、铁系聚合物的简单混合,而是发生了化学反应,产生了共聚。高宝玉等人发现铝铁共聚物中既有以羟基桥联的铝聚合物,又有以羟基桥联的铁的聚合物。铁铝复合絮凝剂在一定程度上是FeCl3、PAC取长补短增效,处理高浊度水时,投加量仅相当于硫酸铝或PAC的1/3左右。在相同投药量下,除色率比单用硫酸铝提高10.8%,且温度、pH值适用范围宽。采用PAFC处理造纸工业废水,COD去除率达到90.58%,比PAC和聚合硫酸铁(PFS)的COD去除率平均高出15%。 
2.2 阴离子复合型絮凝剂 
  目前国内外研究较多的是将Cl-、SO42-、PO43-、OH-等阴离子引入铝盐絮凝剂合成聚合铝化物。这些阴离子可以是单一的类型,也可以是复合的类型。聚硫酸铝(PAS)中的阴离子是SO42-、HSO4-,由于SO42-空间尺寸较大,比较难于接近Al3+,配位效应很弱,可以简单地看成与聚铝离子形成离子键,其产品容易受环境的电性影响,因此PAS表现较差的储存性,但有较大的脱稳能力。 
  对于Cl-,因空间尺寸较小,能接近Al3+,Cl-与Al3+能形成四配位,具有一定的配位效应,同时与OH-具有相似的配位体型,能够出现羟氯铝配位体,因此Cl-与聚铝离子间不是单纯的离子键,电性影响相对减弱,所以PAC稳定,贮存性能好,故聚铝中最重要的品种就是PAC。 
2.3 无机-有机复合型絮凝剂 
  复合絮凝剂目前研究较多的是无机-无机复合型,而无机-有机复合型絮凝剂的研究也正在进行。无机高分子絮凝剂在絮凝效果方面优于传统的絮凝剂,但与有机高分子絮凝剂相比,在聚合度及絮凝效果方面较差。有机高分子絮凝剂具有用量少,絮凝速度快,受pH值及温度影响小等优点,但是价格昂贵。将两种絮凝剂复配使用,利用无机絮凝剂的高正电荷密度和有机高分子絮凝剂的桥连作用,两者产生协同作用,能够提高絮凝处理能力,既有两者双重的优点,又避免了两者的不足。 
3 铝盐絮凝剂的发展前景 
  目前,在水处理方面应用最广泛的高分子絮凝剂是高分子铝盐和复合型无机高分子铝盐。无机高分子铝盐絮凝剂与传统低分子铝盐相比具有较强的电中和能力、较大的分子质量、较强的吸附性能和相当的稳定性。基于对无机高分子絮凝剂作用机理的认识,近年来,研制和应用聚合铝、铁、硅及各种复合型絮凝剂又成为热点,而且,聚合铝盐-有机高分子复配体系也越来越受到重视。笔者以为复合高分子铝盐是当今絮凝剂的研制趋向,它克服了传统铝盐和聚合铝盐水解的不稳定性,改善了絮凝性能。 

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