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絮凝沉淀是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程。在水中投加混凝剂后,其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚,其尺寸和质量不断变大,沉速不断增加。悬浮物的去除率不但取决于沉淀速度,而且与沉淀深度有关。地面水中投加混凝剂后形成的矾花,生活污水中的有机悬浮物,活性污泥在沉淀过程中都会出现絮凝沉淀的现象。
药剂的投加采用重力投加和压力投加,无论哪种投加方式,由溶解池到溶液池,到药液投加点,均应设置药液提升设备,常用的药液提升设备是计量泵和水射器。利用重力将药剂投加在水泵吸水管内或者吸水井的吸水喇叭口处,利用水泵叶轮混合。利用水泵或者水射器将药剂投加到原水管中,适用于将药剂投加到压力水管中,或者需要投加到标高较高、距离较远的净水构筑物内。
水泵投加是在溶液池中提升药液到压力管中,有直接采用计量泵和采用耐酸从而起增强作用。聚丙烯酰胺在使用之前一般都需配制成0.1 %~0.5%的稀释溶液备用,配制好的溶液好不要存放太长时间才用,这个浓度范围的溶液在使用之前还需要近一步稀释成0.01~0.05的溶液,原因就是可以更有肋于絮凝剂在悬浮体系中的分散,可以降低用量,而且可以取得更好的絮凝效果。
聚合硫酸铁属高分子混凝剂,属三价铁盐,相对于硫酸亚铁,三氯化铁等二价铁盐的混凝性能要好,效果也要优于硫酸铝与聚合铝等铝盐,其生产方法有多种,多为硫铁矿生产法与硫酸亚铁生产法。下面介绍一种为常见的以硫酸亚铁与双氧水硫酸为主要原材料,利用氧化法生产聚合硫酸铁。利用双氧水为原料生产聚合硫酸铁硫酸亚铁生产聚铁双氧水制取聚合硫酸铁是以硫酸亚铁为主要原料,以双氧水为氧化剂进行强氧化反应,在制作过程中加上水和硫酸进行反应而成的一种氧化法。
按所需盐基度和产量对硫酸亚铁水和硫酸的投加量进行计算,并将温度稳定在~℃。先将硫酸亚铁置于反应釜中,按比例加入所需水和硫酸进行混合搅拌,边搅拌边缓慢加入双氧水,以双氧水作为氧化剂发生下列反应FeSO+HO+-n/)HSO—→FeOH)nSO)-n/+-n)HO将亚铁氧化为三价铁,直至亚铁浓度降至规定浓度方可停止。聚合硫酸铁不具备氧化性是由于双氧水只作为氧化剂使用,不作为原料。而它不具有硫酸亚铁的还原性是由于在此反应过程中,亚铁被氧化成三价铁。
根据这个机理,当溶液中外加电解质超过发生凝聚的临界凝聚浓度很多时,也不会有更多超额的反离子进入扩散层,不可能出现胶粒改变符号而使胶粒重新稳定的情况。这样的机理是藉单纯静电现象来说明电解质对胶粒脱稳的作用,但它没有考虑脱稳过程中其它性质的作用(如吸附),因此不能解释复杂的其它一些脱稳现象,例如三价铝盐与铁盐作混凝剂投量过多,凝聚效果反而下降,甚至重新稳定;又如与胶粒带同电号的聚合物或高分子有机物可能有好的凝聚效果:等电状态应有好的凝聚效果,但往往在生产实践中ξ电位大于零时混凝效果却少等。
实际上在水溶液中投加混凝剂使胶粒脱稳现象涉及到胶粒与混凝剂,胶粒与水溶液,混凝剂与水溶液三个方面的相互作用,是一个综合的现象。吸附电中和作用指粒表面对异号离子,异号胶粒或链状离分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用,由于这种吸附作用中和了它的部分电荷,减少了静电斥力,因而容易与其它颗粒接近而互相吸附。此时静电引力常是这些作用的主要方面,但在不少的情况下,其它的作用了超过静电引力。
举例来说,用Na与十二烷基铵离子(C12H25NH)去除带负电荷的碘化银溶液造成的浊度,发现同是一价的有机胺离子脱稳的能力比Na大得多,Na过量投加不会造成胶粒再稳,而有机胺离子则不然,超过一定投置时能使胶粒发生再稳现象,说明胶粒吸附了过多的反离子,使原来带的负电荷转变成带正电荷。铝盐、铁盐投加量高时也发生再稳现象以及带来电荷变号。
聚合氯化铝的颜色一般有白色、黄色、棕褐色,不同颜色的聚合氯化铝在应用及生产技术上也有较大区别。标准范围内的三氧化铝含量在27%~30%之间的聚合氯化铝多为土黄色、到黄色、淡黄色的固体粉状。这些类型的聚合氯化铝水溶性比较好,在溶解的过程中伴随电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化学变化,絮凝体形成快而粗大、活性高、沉淀快、对高浊度水的净化效果明显。
白色聚合氯化铝因为被称为高纯无铁白色聚合氯化铝,或食品级白色聚合氯化铝,与他聚氯化铝相比是品质高的产品,主要的原材料是优质的氢氧化铝粉、盐酸,采用的生产工艺是国内先进的技术喷雾干燥法。白色聚合氯化铝用于造纸施胶剂,制糖脱色澄清剂、鞣革、医药、化妆品和精密铸造及水处理等多个领域。
黄色聚合氯化铝的原材料是铝酸钙粉、盐酸、铝矾土,主要用于污水处理和饮用水处理方面,用于饮用水处理的原材料是氢氧化铝粉、盐酸,还有少许的铝酸钙粉,采取的工艺是板框压滤工艺或喷雾干燥工艺。对于饮用水的处理,在重金属方面有严格的要求,所以不论是原材料还是生产工艺都比棕褐色聚合氯化铝要好。黄色聚合氯化铝一般采用滚筒干燥生产或喷雾塔干燥生产而成,有片状、粉状两种固态形式。
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