化学培训教材--混凝剂和混凝辅助剂
四、混凝剂和混凝辅助剂
1. 混凝剂
水处理工艺中常用的混凝剂为铝盐和铁盐。
(1) 铝盐。最常用的铝盐是硫酸铝,其工业产品为白色晶体。除硫酸铝外,可用作混凝剂的铝盐还有明矾和铝酸钠。铝酸钠的水溶液呈碱性,在原水碱度不足时,投加硫酸铝的同时,投加铝酸钠是一种较理想的配方,此时应先加铝酸钠。
当硫酸铝用于不同的水处理目的时,其最优pH值范围有所不同。当主要用于除去水中的有机物时,应使pH=4.0~7.0;当主要用于除去水的悬浮物时,应使pH=5.7~7.8;当处理浊度高、色度低的水时,应使pH=6.0~7.8。
(2) 聚合铝。聚合铝实际上可看作是,在 AlC13 经水解逐步转为Al(OH)3 的过程中,各种中间水解产物通过羟基桥联等反应聚合而成的无机高分子化合物。聚合铝的化学式可以表示成碱式氯化铝〔 Aln(OH)mCl3n-m 〕或聚合氯化铝〔 Al2(OH)nCl6-n 〕m。
聚合氯化铝的一项重要指标是碱化度,是聚合氯化铝中 OH 和1/3Al 的浓度的百分比,用符号 B 表示。
碱化度的大小直接影响混凝效果。B 值在 30%以下时,混凝能力低。随着 B 值的增大混凝能力提高,但生成沉淀物的可能性也增大。一般将B值控制在50%~80% 之间。聚合铝适用范围广,剂量低,絮凝体形成速度快。聚合铝之所以能获得良好的混凝效果,是因为它投入到水中后,不经水解和聚合,立即形成带适量正电荷聚合度大的水合聚合物,且正处于良好的吸附状。
聚合铝和硫酸铝相比,有以下优点:投药量少,只相当于硫酸铝的1/3左右;形成絮凝物的速度快,而且密实易沉降;适应范围广,对低浊度、高浊度、低温及高色度水均有较好的效果;腐蚀性小,即使过量投加也不会使水质恶化。
(3) 铁盐。常用的铁盐有硫酸亚铁、氯化铁和硫酸铁等。铁盐的混凝过程与铝盐相似。不同之处在于,硫酸亚铁水解形成的 Fe(OH)2 溶解度较大,混凝效果较差,故必须将 Fe2+氧化成 Fe3+。当原水有机物含量较大时,铁盐不适合作混凝剂。这是因为在 pH 值大于6 时,铁会和腐殖酸生成不沉淀的有色化合物。
(4) 聚合硫酸铁。聚合硫酸铁是近年来研制成的一种新型混凝剂,它具有以下的优点:出水剩余 Fe 含量低,在水中形成的聚合铁络离子的电荷量高于铁盐水解产物的电荷量,混凝能力强,除色和除有机物的效果高于铁盐,在处理低温和低浊度水时也能取得良好的混凝效果。
2.助凝剂
所谓助凝剂,就是在混凝处理中起辅助作用的药剂,可使混凝剂用量有所降低,扩大使用的pH 范围,防止细小絮凝体从澄清设备中带出。按在混凝过程中的作用,可将助凝剂分为三类:第一类为调节 pH 值的酸和碱等物质;第二类为破坏有机物和起氧化作用的物质,例如氯;第三类为增加絮凝体和密度的物质,例如活性硅酸、粘土、活性炭 ( 粉状 ) 及一部分有机高分子絮凝剂。
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