混凝剂比较全解

混凝剂的比较1. 硫酸铝硫酸铝含有不同数量的结晶水，Al 2（SO4）3 I8H2O, 其中 n=6、10、14、16,18 和 27,常 用的是 Al 2（SO4）3 I8H2O 其分子量为666.41，比重1.61 ,外观为白色，光泽结晶。硫酸铝易溶于水，水溶液呈酸性，室温时溶解度 大致是50% ,pH值在2.5以下。沸水中溶解度提高至90% 以上。硫酸铝使用便利，混凝效果较好，不会给处理后 的水质带来不良影响。当水温低时硫酸铝水解困难，形 成的絮体较松散。硫酸铝在我国使用最为普遍，大都使用块状或粒 状硫酸铝。根据其中不溶于水的物质的含量，可分为精 制和粗制两种。硫酸铝易溶于水，可干式或湿式投加。湿式投加时一般 采用10 20%的浓度(按商品固体重量计算)。硫酸铝使 用时水的有效pH值范围较窄，约在5.5 8之间，其有 效pH值随原水的硬度含量而异：对于软水，pH值在 5.7 6.6 ;中等硬度的水为6.6 7.2 ;硬度较高的水则 为7.27.8。在控制硫酸铝剂量时应考虑上述特性。有 时加入过量硫酸铝，会使水的pH值降至铝盐混凝有效pH 值以下，既浪费了药剂，又使处理后的水发混。粗制硫酸铝中有效氧化铝含量基本与精制相同， 主要是不溶于水的物质含量高，废渣较多，最好用热水 并拌以搅拌，才能完全溶解，因含有游离酸，酸度较高， 腐蚀性强，溶解与投加设备应考虑防腐。2. 聚合氯化铝聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂。六十年 代，日本在制造与应用方面做了大量工作，有逐步取代 硫酸铝的趋势。我国在1973年曾在成都召开全国新型混 凝剂技术经验交流会，会上对聚合氯化铝的产品质量提 出了要求，其中要求含氧化铝(Al 208)10 %以上，碱化度 为5080%,不溶物1 %以下等。我国某些地区仍将聚合氯化铝称为碱式氯化铝 A1 n(OH) mCl 3n-m,这是由于对它的基本化学式的不同理解而造成的。聚合氯化铝的化学式应表示为Al 2(OH) nC18-n m,其中n可取1到5中间的任何整数，m为w 10的整数。这 个化学式实际指m个A12（OH） nCl6-n（称羟基氯化铝）单体的聚合物。聚合氯化铝中OH与Al的比值对混凝效果有很大3二回且对00%关系，一般可用碱化度B表示：3期,例如n= 45 = _L.x100% = 66 7%时，碱化度 3x2。一般要求B为4060%。聚合氯化铝作为混凝剂处理水时，有下列优点：对污染严重或低浊度、高浊度、高色度的原水都可达 到好的混凝效果。（2）水温低时，仍可保持稳定的混凝效果，因此在我国北 方地区更适用。矶花形成快；颗粒大而重，沉淀性能好，投药量一般 比硫酸铝低。适宜的pH值范围较宽，在5 9间，当过量投加时也 不会像硫酸铝那样造成水浑浊的反效果。其碱化度比其他铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的 侵蚀作用小，且处理后水的pH值和碱度下降较小。聚合氯化铝的混凝机理与硫酸铝相同，硫酸铝的 混凝机理包括了开始的铝离子，最后的氢氧化铝胶体和 其中间产物（各种形态的水解聚合物）的作用。对于水中 负电荷不高的粘土胶体，最好利用正电荷较低而聚合度 大的水解产物，而对于形成颜色的有机物，则以正电荷 较高的水解产物发挥作用为宜。但硫酸铝的化学反应甚 为复杂，不可能根据不同水质人为地来控制水解聚合物 的形态。至于聚合氯化铝则可根据原水水质的特点来控 制制造过程中的反应条件，从而制取所需要的最适宜的 聚合物，当投入水中，水解后即可直接提供高价聚合离 子，达到优异的混凝效果。目前我国聚合氯化铝应用中存在的问题主要是各地土法 综合利用制得的产品，因受原 料、工艺条件等限制、质 量受到影响，而各地区又缺乏具有完善工艺的专门厂家。3. 三氯化铁三氯化铁(FeCl 3 6H2O)是一种常用的混凝剂，是 黑褐色的结晶体，有强烈吸水性，极易溶于水，其溶解 度随温度上升而增加，形成的矶花，沉淀性能好，处理 低温水或低浊水效果比铝盐好。我国供应的三氯化铁有 无水物、结晶水物和液体。液体、晶体物或受潮的无水 物腐蚀性极大，调制和加药设备必须考虑用耐腐蚀器材 (不锈钢的泵轴运转几星期也即腐蚀，用钛制泵轴有较好 的耐腐性能)。三氯化铁加入水后与天然水中碱度起反应，形成氢氧化铁胶体，具反应式为，",，小；，二；一，二（1.15）以上反应式只是一个粗略的表示方法，实际上要 复杂得多，当被处理水的碱度低或其投加量较大时，在 水中应先加适量的石灰。水处理中配制的三氯化铁溶液浓度宜高，可达 46%。三氯化铁的优点是形成的矶花比重大，易沉降， 低温、低浊时仍有较好效果，适宜的pH值范围也较宽范 围为pH6.0 -11.0 ,最佳投放范围pH6.0-8.4,缺点是溶液具有强腐蚀性，处理后的水的色度比用铝盐高。4. 硫酸亚铁硫酸亚铁FeS04 7H20是半透明绿色结晶体，易于 溶水，在水温20c时溶解度为21 %。硫酸亚铁离解出的Fe2+只能生成简单的单核络合 物，因此，不如三价铁盐那样有良好的混凝效果。残留 于水中的Fe2+会使处理后的水带色，当水中色度较高时， Fe2+与水中有色物质反应，将生成颜色更深的不易沉淀的 物质（但可用三价铁盐除色）。根据以上所述，使用硫酸 亚铁时应将二价铁先氧化为三价铁，然后再起混凝作用。当水的pH值在8.0以上时，加入的亚铁盐的Fe2+易被水 中溶解氧氧化成Fe3+AF出。H、/ + 2H+O2 =4 F修(OH)(1.16)当水的pH值8.0时，则可加入石灰去除水中CQCa(pH + CQ = CoCQ + HQ(1.17)石灰用量可按下式估算:CaO=0.37a+1.27CO 2(1.18)式中aFeSQ的投加量（毫克/升）；CO2水中CO2的含量（毫克/升）。当水中没有足够溶解氧时，则可加氯或漂白粉予以氧化:6产甘印入4- 3C/2今2尸内（sq）m 4- 2用陋(1.19)理论上1毫克/升FeSO4需加氯0.234毫克/升。处理饮用水时，硫酸亚铁的重金属含量应极低， 应考虑在最高投药量处理后，水中的重金属含量应在国 家饮用水水质标准的限度内。铁盐使用时，水的pH值的适用范围较宽，在5.0 11 间。6.有机合成高分子混凝剂聚丙烯酰胺(PAM)为非离子型聚合物。它的产量 占高分子混凝剂生产总量的80% ,是一种最重要的和使 用最多的高分子混凝剂。在我国西北地区用来处理高浊 度水，也称为三号絮凝剂，具结构式为：r -CH.-CH- ' |CONHi*我国有的产品聚合度大2万一9万，分子量可达150万 800 万。高分子混凝剂的凝聚作用主要通过以下二方面进行。由于氢键结合、静电结合、范德华力等作用对胶粒有 较强的吸附结合力。(2)因为高聚合度的线型高分子在溶液中保持适当的伸 展形状，从而发挥吸附架桥作用把许多细小颗粒吸附后,缠结在一起为了使高分子混凝剂能更好地发挥架桥和吸附 作用，理论上应使高分子的链条延伸为最大长度弁使可 以电离的基团达到最大电离度，其目的是为了产生最多 的带电部位，有利用吸附和由于这些带电部位的同号电 荷的相斥力，使高分子链条延伸为最大长度，有利于架 桥，见图1.8。COOHM高分子物质的延伸现象据我国西北地区的使用经验，碱化后的聚丙烯酰 胺的混凝效果比未碱化的提高几倍。但据有的研究表明： 过多的酰胺基转化为竣酸基会带来不利因素，因竣酸基 与胶粒的亲合力比酰胺基小弁且竣酸基增多不利于与带 负电的胶结合，因此在生产中要选取适当的加碱比（NaOH 与聚丙烯酰胺用量的重量比称加碱比），控制水解时间和 条件，使水解度处于最佳范围内。有的研究者建议，当 用聚丙烯酰胺作助凝剂时，配制浓度取0.5 %加碱比20% （纯重量比），水解4小时后稀释到0.1 % ,然后投加，取 得好的效果（因水解时粘度会增加，不易均匀混合，稀释 后有较好的混合效果）。聚丙烯酰胺作为助凝剂常与其它混凝剂一起使 用，产生良好的混凝效果。一般情况下，当原水浊度低 时，宜先投加其他凝混剂，后投聚丙烯酰胺（相隔半分钟 为宜），使杂质颗粒先行脱稳到一定程度为聚丙烯酰胺大 离子的絮凝作用创造有利条件；如原水浊度较高时，宜 先投聚丙烯酰胺，后投其它混凝剂，在于让聚丙烯酰胺 先在较高浊度水中充分发挥作用，吸附一部分胶粒，使 浊度有所降低，其余胶粒由其他混凝剂脱粒脱稳，再由 聚丙烯酰胺吸附，这样可降低其他混凝剂的剂量。聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺聚合而成，其中还剩有 少量未聚合的丙烯酰胺单体。这种单体，经由动物试验 和职业病害获得证实，是有毒的。国外有人建议：对人 的丙烯酰胺的容许摄入量为0.5微克/公斤体重日，因 此对投加量必须适当限制。英国规定：混凝剂中单体丙 烯酰胺的含量须在0.05 %以下；饮用水中聚丙烯酰胺的 投加量最大为1.0毫克/升，平均为0.5毫克/升。二、助凝剂助凝剂本身可以起凝聚作用，也可不起凝聚作用， 但与混凝剂一起使用时，它能促进水的混凝过程，产生 大而结实的矶花。助凝剂可以分成：1. 酸、碱类用以调整水的pH值，籍以控制良好的反应条件, 最常用的是石灰。2. 绒粒核心类用以增加矶花的骨架材料和改善矶花的结构，增 加矶花的重量。如在水中加粘土或沉泥一类大颗粒，可 加快矶花的形成和沉降，尤其是在低浊水中适用。投加 高分子物质可以改善矶花结构并起架桥絮凝作用。无机 助凝剂中活化硅酸的应用已得到重视。活化硅酸系由水 玻璃为原料，用各种活化齐I" 一般用硫酸）处理而得，应 看作是一种阴离子型无机高分子电解质。3. 氧化剂类可用来破坏起干扰作用的有机物，如投氯氧化有 机物。又如用氯氧化硫酸亚铁成为高铁。此外有资料证 明投加臭氧能改善混凝作用。目前常用的混凝剂主要有几下几种:1、硫酸铝无水硫酸铝是无色结晶， 易溶于水，常温下硫酸 铝以含十八水合物最为稳定。Al2(SO4)3 18H2O是具有光泽的无色颗粒或粉末晶体，极易溶于水，水溶液呈酸性(PH<=2.5) o操作液常用10%20%的浓度。在水处理时加入量为 10-5 10-3mo1 /L。明矶A12 (S04) 3K2s04 24H2O的作用仍是 A12(S04) 3成分。硫酸铝，腐蚀性小，使用方便，效果好，且对 水质无不良影响。但水温低时，絮凝体形成慢而松散，效果不如 铁盐；粗制品使用麻烦。工业品为白色或微带灰色的粉末或块状结晶，因可能存 在少量的硫酸亚铁而使产品表面发黄。 硫酸铝是使用最早的絮凝 剂之一。硫酸铝对水中胶体微粒的絮凝过程分为吸附脱稳、沉淀絮凝、吸附沉淀混合区和再稳定四个区域。加入过量的硫酸铝， 会形成胶体再稳定而影响絮凝效果。硫酸铝价格便宜，应用较广泛。2、聚合氯化铝(又称碱式氯化铝 PA。聚合氯化铝是应用 最广泛的一种絮凝剂，它的固体呈无色至黄色树脂状，易潮解， 溶液为无色至黄褐色透明状液体，聚合氯化铝易溶于水并易发生 水解，水解过程中伴随有电化学、凝聚、吸附、沉淀等物理化学 现象。聚合氯化铝一般是由铝矿土与酸经过酸溶、水解、缩聚等复杂的过程而制成的。在硫酸铝的使用中，因水质条件复杂，不可能控制它的 水解聚合物的形态。聚合氯化铝正是针对这一问题经研制而成的人工合成品。聚合氯化铝（包括碱式氯化铝）腐蚀性小，适应的 pH值范围较宽（59）,絮凝体形成快而紧密，对低温、低浊 以及高浊、高色水的效果均好，成本较低。相对于硫酸铝而言，聚合氯化铝混凝效果随温度变化较 小，形成絮体的速度较快，絮体颗粒和相对密度都较大， 沉淀性 能好，投加量较小。聚合氯化铝适宜的PH值范围在5