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研究报道表明羟基聚合氯化铝絮凝剂的高效絮凝主要源自其高含量的Al13,然而由于Al13的转化途径还未得到一致的定论,因此研究Al13转化过程中的凝聚絮凝行为不仅有助于提高Al13的絮凝效能,还有利于研制更高级的絮凝剂,如纳米絮凝剂。如高盐基度羟基聚合氯化铝絮凝剂的絮凝行为特征图6-22-图6-24所示,以Al13为主要形态的B2.46表现出强吸附能力并形成小而密实的絮体,絮凝剂与颗粒间反应主要为表面吸附。随着碱化盐基度增加,(Al13)n及溶胶/沉淀物质形成,絮凝剂与颗粒间的反应逐渐从表面吸附过渡到表面沉淀。相应地,凝聚絮凝作用机理从电中和、静电簇混凝过渡到卷扫絮凝。这种溶胶或沉淀物质具有一定活性,在搅拌或质子作用下可发生分解反应,实际上仍然是高聚合度的(Al13)n,不同于传统硫酸铝形成的无定形沉淀。在不同的溶液条件下(Al13)n转化为不同的化合物,如Al13、更高或更低聚合度(Al13)n、溶胶或沉淀,不同的优势形态则表现出不同的絮凝作用机理。据此,图6-25给出了Al13的转化途径及相应的凝聚絮凝作用机理,形态分布各异的絮凝剂则依据其主要形态有着不同的絮凝行为。

根据DLVO理论,负电荷颗粒的脱稳聚集都可通过具有阳离子化合态的电中和作用来完成。从絮凝剂的形态特征分析可知,熟化一周的高碱化度羟基聚合氯化铝絮凝剂B2.46、B2.6和B2.8以聚阳离子[Al13和(Al13)为主;随着熟化时间延长,絮凝剂B2.8的部分聚阳离子聚合成为溶胶物质或沉淀,表现为Alb含量的急剧下降。絮凝剂的形态分布与其凝聚絮凝作用机理密切相关,根据絮凝实验结果可以看出Al13和(Al13)n以及进一步转化的溶胶物质或沉淀均表现出不同的颗粒间相互作用。与(Al13)n相比,高正电Al13^7+迅速吸附到负电荷颗粒表面并
形成簇丘覆盖在表面,颗粒的脱稳与聚集可同时完成。此时电中和与静电簇混凝为主要的凝聚絮凝作用机理。相比之下,由于(Al13)n具有一定的粒状效应与枝状分形结构,颗粒可以通过黏结架桥作用聚集成为大块的聚集团;同时随着碱化度增加,(Al13)聚合度增加并最终转化为溶胶或沉淀,因此黏结架桥与卷扫絮凝成为主要的凝聚絮凝作用机理。当然,电中和作用仍然是颗粒聚集的前提条件。如图6-22(b)所示,B2.8在投加量低于1*10^-5mol/L时悬浊液的电动电位为-30mV,尽管此时絮体粒径很大但剩余浊度仍然较高。由上可知,一定程度的脱稳才能保证良好的絮凝效能。
羟基聚合氯化铝形貌、分类、结构及形态研究的主要价值在于探讨不同形态在絮凝工艺中的作用机理以及为生产高效絮凝产品提供理论和技术支持。尽管大量的研究与应用表明羟基聚合氯化铝絮凝剂比传统铝盐混凝剂具有更多的优点,其形态特征、作用机理与工艺参数也得到了开发与研究,但对于羟基聚合氯化铝絮凝剂的凝聚絮凝作用机理仍缺乏统一认识与相应的计算模式。虽然对羟基聚合氯化铝絮凝剂的凝聚絮凝行为进行了定性描述与半定量理论计算,但进一步研究仍需加强颗粒物与羟基聚合铝絮凝剂的微界面过程研究,包括表面电荷密度分布变化、颗粒间相互作用力的直接测定、表面吸附与表面沉淀转化过程、表面络合模式建立,建立适用于羟基聚合铝絮凝剂的定量计算模式。同时,也要加强絮凝动态过程的精确监控,从溶液pH、絮体粒径分布、絮体结构与强度等变化来优化絮凝过程的工艺参数,并应用小试或中试实验进行模式测试修正。

  • 巩义市泰和水处理材料有限公司专业生产聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、碱式氯化铝、硫酸铝、硫酸亚铁、聚合氯化铝铁、三氯化铁、硫酸铁、各种无机盐类絮凝剂、无机铁盐、铝盐、助凝剂聚丙烯酰胺等净水药剂的专业厂家。
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