混凝作用与混凝剂：废水处理的关键因素及应用

混凝作用与混凝剂：废水处理的关键因素及应用

介绍

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混凝是凝聚和絮凝的统称。前者是由于加入电解质，使胶体粒子的电动势降低或消除，导致胶体粒子失去稳定性，不稳定的胶体粒子发生聚集；后者是由于高分子物质吸附架桥胶体粒子，使胶体粒子相互聚集。混凝剂可分为两类：

①无机盐，包括铝盐（硫酸铝、硫酸铝钾、铝酸钾等）、铁盐（三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁等）、碳酸镁等；

②高分子物质有聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等。处理时在废水中加入混凝剂，消除或减少水中胶体粒子间的相互排斥力，使水中胶体粒子更容易相互碰撞、凝聚，形成较大的颗粒或絮状物，从而从水中分离出来。影响混凝效果的因素有：水温、pH值、浊度、硬度及投加混凝剂的量。

硫酸铝新闻

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硫酸铝含有不同数量的结晶水：Al2(SO4)3·18H2O，其中n=6、10、14、16、8和27。常用的是Al2(SO4)3·18H2O，其分子量为666.41，比重为1.61，外观为白色、有光泽的晶体。硫酸铝易溶于水，水溶液呈酸性，常温下溶解度约为50%，pH值在2.5以下，在沸水中溶解度增大到90%以上。硫酸铝使用方便，混凝效果好，不会对处理水的水质造成不良影响。水温较低时，硫酸铝不易水解，形成的絮凝体较松散。

我国使用最为普遍的是硫酸铝，多为块状或颗粒状，根据其中水不溶物含量不同可分为精制和粗制两种形式。硫酸铝易溶于水，可干加或湿加，湿加时一般采用10-20%浓度（以商品固体重量计）。使用硫酸铝时，水的有效pH值范围比较窄，约为5.5-8，其有效pH值随原水硬度含量不同而变化，对软水pH值为5.7-6.6，对中硬度水为6.6-7.2，对高硬度水为7.2-7.8。控制硫酸铝投加量时应考虑以上特点。有时投加过量的硫酸铝会使水的pH值降低到铝盐混凝的有效pH值以下，不仅浪费药剂，而且使处理后的水变得浑浊。

硫酸亚铁新闻

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硫酸亚铁FeSO4·7H2O为半透明绿色晶体，易溶于水，20℃时溶解度为21%。从硫酸亚铁中解离出来的Fe2+只能形成简单的单核配合物。

因此其混凝效果不如铁盐好。水中残留的Fe2+会使处理后的水带色，当水的色度较高时，Fe2+会与水中带色物质发生反应，生成颜色较深且不易沉淀的物质（但可用铁盐除色）。据上述，使用硫酸亚铁时，应先将二价铁氧化为三价铁，然后才能发挥混凝作用。当水的pH值在8.0以上时，加入的亚铁盐中的Fe2+很容易被水中的溶解氧氧化为Fe3+。当水的pH值为2时，石灰的用量可按下式估算：[CaO]=0.37a+1.27CO2（1.18）

式中a为FeSO4投加量（mg/L），CO2为水中CO2含量（mg/L）。当水中溶解氧不足时，可加入氯气或漂白粉进行氧化。理论上每加入1mg/L FeSO4需加入0.234mg/L氯气[1]。

聚丙烯酰胺新闻

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高相对分子量聚丙烯酰胺的分子量很高，一般在（8-20）万之间。它的分子链很长，能架桥于两个粒子之间，加速粒子沉降。它是一种很好的絮凝剂，能降低液体间的摩擦阻力。按其离子性质可分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性型四种。

产品类别

1、按形态分：分为干粉和胶体，干粉为白色或灰色粉末，胶体为淡黄色，使用前必须溶解，所以必须选用高分子量的聚丙烯酰胺，溶解性好。

2、按离子性分：可分为阴离子高分子量聚丙烯酰胺、阳离子高分子量聚丙烯酰胺、两性离子高分子量聚丙烯酰胺、非离子高分子量聚丙烯酰胺。粉体固含量大于92%，相对分子质量为（500～800）×104，胶体固含量为（8±0.2）%。

应用

阳离子高分子量聚丙烯酰胺的用途：在石油工业中用于各种作业，如在钻井开发中用作粘土稳定剂，防止页岩水化膨胀。还可用作浮选絮凝剂、酸化液增稠剂、三次采油的堵水调剖剂、钻井完井的油层保护剂等。在造纸工业中可用作助留剂、施胶剂、增强剂等，大大提高了纸张的性能，使其具有很大的市场需求。

阴离子高分子量聚丙烯酰胺的用途：在工业废水（电镀废水、冶金废水、钢厂废水、洗煤废水等）中起絮凝沉淀作用。

非离子高分子量聚丙烯酰胺的应用：具有澄清净化、促进沉降、增稠等功能、促进过滤等作用，能充分满足废液处理、污泥浓缩脱水、选矿、洗煤、造纸等各个领域的要求，非离子聚丙烯酰胺与无机絮凝剂（聚合硫酸铁、聚合氯化铝、铁盐等）同时使用能发挥更大的效果。

聚丙烯酰胺的稳定性

聚丙烯酰胺是一种大分子基团，固体热稳定性比其他聚合物电解质强。在充满氮气的环境中加热，温度超过210摄氏度时，相邻的酰胺基团会分解，失去水分，但温度不能超过300摄氏度。同时会生成酰亚胺基团，并释放出氮气。

当温度升至500摄氏度时，聚丙烯酰胺会变成黑色粉末。聚丙烯酰胺如果充分干燥，当温度升至280摄氏度时，仍能保持良好的稳定性。但由于分子链上含有大量酰胺基团和离子基团，导致聚丙烯酰胺具有较强的吸湿性。

干燥时保水性强，不易完全干燥；干燥后的固体粉末经长时间吸收空气中的水分，容易受潮。聚丙烯酰胺水溶液经长时间储存​​容易老化，粘度也下降，因此性能也变坏而受到影响。

聚合氯化铝新闻

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聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂，是由氢氧离子的架桥作用和多价阴离子的聚合而产生的分子量大、带电荷高的无机高分子水处理剂。聚合氯化铝与传统无机混凝剂的根本区别在于：传统无机混凝剂为低分子结晶盐，而聚合氯化铝的结构是由形态多变的多聚羧基配合物组成，絮凝沉淀​​速度快，适用pH范围宽，对管道设备无腐蚀，净水效果明显，能有效去除水中的SS、COD、BOD及砷、汞等重金属离子。该产品广泛应用于饮用水、工业用水、污水处理等领域。

特征

1、具有更宽的pH适用范围：聚合氯化铝的pH适用范围比传统铝盐要宽得多，一般传统混凝剂如硫酸铝、氯化铁在pH大于8.0时就会生成氢氧化铝沉淀，从而降低其处理效果。

2、混凝除浊效果强：聚合氯化铝比传统的硫酸铝、三氯化铁有更强的混凝除浊效果。在同样的处理条件下，聚合氯化铝的用量比传统铝盐减少2/3至1倍，处理费用可节省30-40%。在同样的投加条件下，使用聚合氯化铝比传统铝盐可获得更低的残留浊度，因此以较低的投加量便可获得最佳的处理效果。

3、pH值变化小：由于硫酸铝、三氯化铁、聚合硫酸铁等混凝剂的水溶液酸性较大，处理后的水质pH值下降明显，特别是在高浊度水质处理过程中，投加量增加导致处理后水质pH值下降超出正常饮用水pH范围（6.5-8.5），因此需要投加碱溶液来提高水质pH值。而使用聚合氯化铝时，由于酸性较小，处理后的水质pH值下降不明显，所以不需要投加碱溶液来提高水质pH值。

4、水质适用范围广：由于聚合氯化铝产品碱度调节范围广（碱度可在40%~90%范围内调节）和强的复配作用，对于任何给水或废水，通过调节产品的碱度或与各种无机或有机化合物复配，均可达到最佳处理效果，特别对低碱度、高有机污染水体效果更佳。

5、对低温低浊水有良好的处理效果：一般对于低温低浊水（

6、絮凝沉降效果好：聚合氯化铝能明显提高固液分离效率，改善沉降过滤和污泥脱水性能，从而缩短沉淀池停留时间，增加产水量。

8、聚合氯化铝具有良好的脱色、去除腐殖质效果：它不仅具有很强的混凝、除浊作用，而且对水中的有机腐殖质有很好的脱色、去除作用，同时对水中有害、有毒有机物、细菌、病毒的去除也有明显的提高。

影响

聚（合）氯化铝的絮凝效果如下：

1、对水中胶体物质有较强的电中和作用。

2、水解产物对水中悬浮物有优良的架桥吸附作用。

3.对可溶性物质的选择性吸附[1]。