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1簡介

無機絮凝劑有時稱無機混凝劑。由無機組分組成的絮凝劑,絮凝劑主要是增加混凝固體的碰撞,使其水解產物附聚、架橋絮凝形成可沉降的或可過濾的絮凝物。在給水廢水處理中常用的有鋁鹽、鐵鹽和氯化鈣等,如硫酸鋁鉀(明礬)、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵; 還有無機高分子絮凝劑,如聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、活性硅土等。它們的工業製品有多種規格。一般在水處理中投加鋁鹽絮凝劑10-5-10-3mol/L即可。
在不同pH值時,產生不同的水解、絡合產物。pH值較低時,以產生低電荷高聚合度的無機高分子電解質為主。此外,水溫高,亦有利於絮凝作用。硫酸鋁可用於造紙、紡織、洗衣廠、含膠態粘土的洗砂以及熱電廠燃煤等廢水的處理;氯化鈣常用於紡織、洗衣及洗羊毛、洗砂等廢水,對去油脂很有效。
活性硅土可處理多種工業廢水,如油田廢水、洗煤水和紙廠廢水。聚合氯化鋁和聚合硫酸鋁等聚合電解質絮凝劑(或混凝劑)是把鋁鹽控制在適宜條件下,製成可達到最優預期絮凝效果的製劑。它投入水中后能立即發揮絮凝作用,故它們比一般的鋁鹽絮凝劑(或混凝劑)的效能好、適應性強,日益得到廣泛使用,如處理工業廢水等。

2發展歷史

絮凝作為廢水處理的一種重要方法,是一種應用最廣泛、最經濟簡便的水處理技術。
絮凝達到高效能的關鍵在於投加性能優良的絮凝劑。由於有機合成高分子絮凝劑存在毒性及價格昂貴等原因,其在國內的應用受到一定限制。無機高分子絮凝劑(IPF)以其高效、適應性強、無毒、價廉的特點,在各種污水和廢水的處理中得到了廣泛的應用。廣泛使用的無機高分子絮凝劑是在傳統的鋁鹽、鐵鹽絮凝劑的基礎上發展起來的,它可分為陽離子型、陰離子型和複合型三大類。傳統鋁鹽、鐵鹽類絮凝劑使用歷史悠久,但在水處理過程中存在不少問題,
60年代後期逐漸被迅速發展起來的無機高分子絮凝劑所取代。無機高分子絮凝劑比原有傳統藥劑有更好的絮凝效果而相應價格較低。
當前在日本、俄羅斯、西歐、中國都已有相當規模的生產和應用,聚合類藥劑的生產占絮凝劑總量的30 %~60 %。

3無機絮凝劑-鐵鹽絮凝劑的絮凝機理

鐵鹽絮凝劑溶於水中,Fe通過溶解和吸水可發生強烈水解,並在水解同時發生各種聚合反應,生成具有較長線性結構的多核輕基聚合物,如Fe2(OH)2、Fe3(OH)4、 Fe5(OH)8、  Fe6(OH)9等。這些含鐵經基絡合物能有效降低或消除溶液中膠體的毛電位,通過電中和,吸附架橋及絮體的卷掃作用使膠體凝聚,並形成聚合度很高的Fe(OH)3凝膠。

4分類

1、陽離子型無機高分子絮凝劑
陽離子型無機高分子絮凝劑主要包括聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鐵(PFC)、聚合氯化硫酸鐵(PFCS)和聚磷氯化鐵(PPFC)等。
(1)陽離子聚丙烯醯作為絮凝劑,主要應用於工業上的固液分離過程,包括沉降、澄清、濃縮及污泥脫水等工藝,應用的主要行業有:城市污水處理、造紙工業、食品加工業、石化工業、冶金工業、選礦工業、染色工業和製糖工業及各種工業的廢水處理。用在城市污水及肉類、禽類、食品加工廢水處理過程中的污泥沉澱及污泥脫水上,通過其所含的正電荷基團對污泥中的負電荷有機膠體電性中和作用及高分子優異的架橋凝聚功能,促使膠體顆粒聚集成大塊絮狀物,從其懸浮液中分離出來。效果明顯,投加量少。
(2)陽離子聚丙烯醯在造紙工業中可用作紙張干強劑、助留劑、助濾劑,能極大的提高成紙質量,節約成本,提高造紙廠的生產能力。可直接與無機鹽離子、纖維以及其它有機高分子發生靜電橋樑作用以達到增強紙張的物理強度, 減少纖維或填料的流失,加快濾水, 起增強、助留、助濾作用,還可以用於白水的處理, 同時,在脫墨過程中能起明顯的絮凝效果。
(3)陽離子聚丙烯醯纖維泥漿(石棉-水泥製品)中可使成型的石棉-水泥製品排水性得到改善,使石棉板坯料的強度提高; 在絕緣板中, 可提高添加劑和纖維的結合能力。
(4)陽離子聚丙烯醯在採礦、選煤行業中可作礦山廢水、洗煤廢水的澄清劑。
(5)陽離子聚丙烯醯可用於染色廢水、皮革廢水、含油廢水的處理, 使之除濁、脫色, 以達到排放標準。
(6)陽離子聚丙烯醯在磷酸提純中, 有助於濕法磷酸工藝中石膏的分離。
(7)陽離子聚丙烯醯用於以江河水源的自來水廠的水處理絮凝劑。
(8)陽離子聚丙烯醯胺在污水處理中有機廢水中常使用粉狀陽離子聚丙烯醯胺:通常是讓污水中懸浮顆粒帶陰電荷的污水進行絮凝沉澱。根據對絮凝裝置中陽離子型酸性或鹼性介質中,依靠陽電性呈現對污水快速澄清是極為有效的。除了粉狀聚丙烯醯胺以外,聚合氯化鋁和陰離子聚丙烯醯胺成型物也正在有機廢水處理中得到日益廣泛的應用。
(9)陽離子聚丙烯醯胺用於酒精廠廢水,啤酒廠廢水,味精廠廢水,製糖廠廢水,肉製品廠廢水,飲料廠廢水,紡織印染廠以及各種污水廠的工程處理的廢水中,含有各種有機溶劑、無機及有機硫化物、烴類、氯氣、油、汞及其他對環境有害的成分,可以用聚丙烯醯胺進行絮凝以後再排放。還可用作油田開發過程的泥漿處理劑,選擇性堵水劑,注水增稠劑,紡織印染過程的柔軟劑,靜電防止劑及通用的殺菌、消毒劑等。
(10)陽離子聚丙烯醯用於給水凈化,水/油體系破乳,含油廢水處理,廢水再資源化及污泥脫水等方面;聚丙烯醯胺能有效地降低流體的摩擦阻力,水中加入微量聚丙烯醯胺就能降阻50-80%
2、陰離子型無機高分子絮凝劑
陰離子型無機高分子絮凝劑主要指活性硅酸絮凝劑
3、複合型無機高分子絮凝劑
聚硅鋁絮凝劑、聚硅鐵絮凝劑、聚硅鐵鋁絮凝劑、聚合鋁鐵絮凝劑。

5傳統無機絮凝劑

硫酸鋁的作用:1.造紙工業中用作紙張施膠劑,以增強紙張的抗水、防滲性能;2.溶於水后能使水中的細小微粒和自然膠粒凝聚成大塊絮狀物,從而自水中除去,故用作供水和廢水的混凝劑3.用作濁水凈化劑,也用作沉澱劑、固色劑、填充劑等。在化妝品中用作抑汗化妝品原料(收斂劑);4.消防工業中,與小蘇打、發泡劑組成泡沫滅火劑;5.分析試劑,媒染劑,鞣革劑,油脂脫色劑,木材防腐劑;6.白蛋白巴氏殺菌的穩定劑(包括液體或冷凍全蛋、蛋白或蛋黃);7.可作原料,用於製造人造寶石和高級銨明礬,其他鋁酸鹽;8.燃料工業中,在生產鉻黃和色淀染料時作沉澱劑,同時又起固色和填充劑作用。
硫酸鋁的化學性質:極易溶於水,硫酸鋁在純硫酸中不能溶解(只是共存),在硫酸溶液中與硫酸共同溶解於水,所以硫酸鋁在硫酸中溶解度就是硫酸鋁在水中的溶解度。 常溫析出含有18分子結晶水,為18水硫酸鋁,工業上生產多為18水硫酸鋁。含無水硫酸鋁51.3%,即使100℃也不會自溶(溶於自身結晶水)。 不易風化而失去結晶水,比較穩定,加熱會失水,高溫會分解為氧化鋁和硫的氧化物。加熱至770℃開始分解為氧化鋁、三氧化硫、二氧化硫和水蒸氣。溶於水、酸和鹼,不溶於乙醇。水溶液呈酸性。水解後生成氫氧化鋁。水溶液長時間沸騰可生成鹼式硫酸鋁。工業品為灰白色片狀、粒狀或塊狀,因含低鐵鹽而帶淡綠色,又因低價鐵鹽被氧化而使表面發黃。粗品為灰白色細晶結構多孔狀物。無毒,粉塵能刺激眼睛。
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