1-4 混凝剂与絮凝剂在线视频

同学们好，在这一讲里，我们介绍混凝的第4节混凝剂与助凝剂

混凝剂是混凝工艺中不可缺少的化学药剂

在水和废水处理中，混凝剂的种类很多

按化学成分，我们可以分为无机和有机两大类混凝剂

无机混凝剂主要有铝盐、铁盐及其聚合物，在水处理中应用比较广泛

铝盐混凝剂主要包括硫酸铝、明矾、聚氯化铝和聚合硫酸铝等

铁盐混凝剂主要包括三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁、聚合硫酸铁和聚合氯化铁等

铝盐和铁盐这两种混凝剂各具特色

铁盐混凝剂比铝盐混凝剂适用的pH值范围广

在混凝过程中形成的絮凝体比铝盐的絮凝体密实

在处理低温或低浊水的效果要优于铝盐

但铁盐的腐蚀性比较强，有颜色，因此在使用过程中需要加以注意

在无机混凝剂中，最常用的是铝盐的聚合物

即聚氯化铝，简称PAC，它的化学式可以用这个式子来表示

PAC可以看成是氯化铝在一定条件下经水解、聚合后的产物

由于是在制备阶段事先可以通过水解和聚合而产生这样的产品

在作为水处理剂时，具有以下优点

首先，它的适应范围比较广

对各类原水如污染严重或低浊度、高浊度、高色度的水均有良好的适应能力

可获得良好的混凝效果

第二，PAC在投入水中后，引起的pH值变化范围较小，适宜的pH值范围也较宽，一般在5－9之间

同时混凝剂的投药量较小，其混凝效果通常优于传统的硫酸铝混凝剂

在低温时仍可保持比较稳定的混凝效果

PAC的混凝效果与PAC的成分，主要是盐基度有关

盐基度是指PAC的羟基和铝的当量之比，通常用B来表示

盐基度B对混凝效果有很大的影响，我们需要针对不同的原水将盐基度控制在合理的范围

才能取得良好的混凝效果

比如当PAC用于生活饮用水净化时，通常盐基度一般为40-90%

而用于工业给水、废水处理时，盐基度一般为30-95%

由于PAC中的主要产物是经水解、聚合后的高分子聚合物

因此PAC在用于水和废水处理时，主要的混凝机理是吸附电中和与吸附架桥的协同作用

另一大类混凝剂是有机高分子混凝剂

有机高分子混凝剂又可分为天然的和人工合成的两大类

天然有机高分子混凝剂通常包括如动物胶、淀粉、甲壳素等物质

在水和废水处理中，人工合成的有机高分子混凝剂种类日益增多，在应用上占主要地位

按照有机高分子聚合物中含有的官能团的带电与离解情况

有机高分子混凝剂通常分为四类

官能团离解后带正电的，我们称为阳离子型高分子混凝剂

而官能团离解后带负电的，称为阴离子型高分子混凝剂

分子中不含离解基团的称为非离子型高分子混凝剂

而分子中既含正电基团又含负电基团的称为两性型高分子混凝剂

有机高分子混凝剂一般都是线性高分子聚合物，分子呈链状，并由许多链节组成

高分子聚合物的相对分子质量为各单体的相对分子质量的总和

单体的总数称为聚合度

高分子混凝剂的聚合度，也就是链节数，一般约为1000－5000

对低聚合度的高分子聚合物而言，其相对分子质量一般从一千至几万

对高聚合度的高分子聚合物而言，其相对分子质量从几千至几百万

高分子混凝剂由于具有线性链状结构

因此，在混凝过程中，通常是通过吸附架桥来起絮凝作用

因此，有时我们也把高分子混凝剂直接称为高分子絮凝剂

在有机高分子混凝剂中，使用最广泛的是聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺在水解之前是不带电的，为非离子型高分子混凝剂，我们简称PAM

它的分子结构如这个图所示，大家可以看到，含有酰胺基

PAM的聚合度一般很高，高达2万-9万之间，相对分子质量可高达150万-600万

由于PAM的聚合度很高，在混凝过程中，对胶体表面具有很强的吸附作用

但非离子型的高分子絮凝剂，由于高分子链条在水中不能充分伸展

因此，混凝效果受到限制

为了使高分子混凝剂的链条在水中充分的伸展开，更好地发挥吸附架桥作用

通常我们需要把PAM在碱性条件下进行部分水解

使部分酰胺基转化为羧酸基，形成带负电荷的阴离子型水解聚丙烯酰胺，简称HPAM

这样，在静电斥力的作用下，高分子链条在水中就会伸展开了

这样就有利于高分子混凝剂与水中的胶体颗粒充分接触，来提高混凝效果

由酰胺基转换为羧酸基的比例称为水解度

水解度过高和过低都不利于获得良好的混凝效果

一般水解度控制在30-40%

在水处理中，通常将聚丙烯酰胺作为助凝剂配合铝盐和铁盐使用，可以提高水的混凝效果

有机高分子混凝剂在使用过程中的毒性问题一直受到人们的关注

聚丙烯酰胺由于是由丙烯酰胺单体聚合而成的

在产品中通常含有少量未聚合的丙烯酰胺单体，对人体是有害的

因此国内外对水处理中残留的丙烯酰胺单体都设立了严格的要求

比如我们国家规定，用于饮用水处理时，丙烯酰胺单体残留量不大于0.025%

而用于废水处理时不大于0.05%

混凝剂是水和废水处理中重要的化学药剂，对混凝效果起到至关重要的作用

如何提高混凝剂的效能一直是水和废水处理领域研究的热点

为了进一步提高混凝剂的混凝效果，研究人员不断开发新型混凝剂

比如无机复合聚合物混凝剂

如聚硫酸铝铁、聚氯化铝铁、聚硫酸氯化铁、聚硫酸氯化铝、聚铁硅等等

此外，也有不少研究人员在开发无机-有机复合混凝剂

比如聚铝/铁与聚丙烯酰胺的复合，聚铝/铁与甲壳素等的复合

聚铝/铁与其他有机高分子的复合等，来进一步提高混凝剂的效果

另外，高分子混凝剂也在向多功能或环境友好型方向发展

如具有混凝、缓蚀阻垢、杀菌灭藻等的多功能高分子混凝剂

以及具有生物分解性、无毒、无二次污染的微生物混凝剂等的研究也是大家关注的课题

在混凝过程中，为了改善混凝剂的作用效果，通常需要添加其他化学药剂

这种凡是能提高和改善混凝剂作用效果的药剂，我们统称为助凝剂

助凝剂本身可以起混凝作用，也可以不起混凝作用

但与混凝剂一起使用时，能促进混凝效果

按助凝剂所起的功能，我们一般可分为三大类

一是酸碱类，当受处理的水的pH值不符合工艺要求时

通常可以通过投加酸碱如石灰、硫酸等，来调整水的pH值，以控制良好的混凝反应条件

第二类是絮体结构改良剂：如活化硅酸、骨胶、高分子絮凝剂等

投加到水里，可以加大絮凝体的粒度和结实性，来改善其沉淀性能

第三类是氧化剂类，比如Cl2和O3等

当水里含有有机物时，有机物的存在可能会干扰混凝效果

投加这些氧化剂可以破坏干扰混凝的有机物，提高混凝效果

今天关于混凝剂和助凝剂的介绍就到这儿，谢谢