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絮凝劑
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絮凝劑在廢水處理中的應用

2020-06-18

  絮凝過程是目前國內外眾多水處理工藝中應用Z廣泛、Z普遍的單元操作之一,是廢水處理過程中不可缺少的關鍵環節。絮凝效果的好壞往往決定了后續流程的運行狀況、Z終出水水質和費用,選擇何種絮凝劑,對于提高出水水質、降低制水成本有著重要的技術經濟價值。按其化學成分,絮凝劑可分為無機鹽類絮凝劑、有機高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。無機鹽類絮凝劑的品種較少,主要是鋁鹽、鐵鹽、水解聚合物等低分子鹽類以及無機高分子等絮凝劑。有機高分子絮凝劑主要有合成的有機高分子絮劑和天然改性有機高分子絮凝劑.

  無機低分子絮凝劑無機低分子絮凝劑包括硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵等,其中硫酸鋁Z早是由美國開發的,并一直沿用至今的一種重要的無機絮凝劑。常用的鋁鹽有硫酸鋁AL2(SO4)3.18H2O和明礬AL2(SO4)3.K2SO4.24H2O,另一類是鐵鹽有三氯化鐵水合物FeCL3.6H2O.硫酸亞鐵水合物FeSO4.17H2O和硫酸鐵。

  無機絮凝劑的優點是比較經濟、用法簡單;但用量大、絮凝效果低,而且存在成本高、腐蝕性強的缺點。

  無機高分子絮凝劑是20世紀60年代后期才發展起來的一類新型廢水處理劑。與傳統絮凝劑相比,它能成倍的提高效能,且價格較低,因而有逐步成為主流藥劑的趨勢。目前日本、俄羅斯、西歐及我國生產此類絮凝劑已達到工業化、規?;土鞒套詣踊某潭?,加上產品質量穩定,無機聚合類絮凝劑的生產已占絮凝劑總產量的30%~60%

  簡單的無機聚合物絮凝劑這類無機聚合物絮凝劑主要是鋁鹽和鐵鹽的聚合物。如聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚合氯化鐵(PFC)以及聚合硫酸鐵(PFS)等。

  無機聚合物絮凝劑之所以比其它無機絮凝劑效果好,其根本原因在于它能提供大量的絡合離子,且能夠強烈吸附膠體微粒,通過吸附、橋架、交聯作用,從而使膠體凝聚。同時還發生物理化學變化,中和膠體微粒及懸浮物表面的電荷,降低了δ電位,使膠體微粒由原來的相斥變為相吸,破壞了膠團穩定性,使膠體微粒相互碰撞,從而形成絮狀混凝沉淀,沉淀的表面積可達(200~1000)m2/g,極具吸附能力。

絮凝劑.png

  改性的單陽離子聚合絮凝劑除常用的聚鋁、聚鐵外,還有聚活性硅膠及其改性品,如聚硅鋁(鐵)、聚磷鋁(鐵)通過引入某些高電荷離子改性以提高電荷的中和能力;如聚硅酸硫酸鋁(PASS)、聚硅酸絮凝劑(PSAA)等引入羥基、磷酸根等以增加配位的絡合能力,從而改變絮凝效果。其可能的原因是:某些陽離子或陰離子可以改變聚合物的形態結構分布,或者是兩種以上聚合物之間具有協同增效作用。

  對含鋁離子的聚硅酸絮凝劑(PSAA)的研究表明PSAA對油田稠油采出水的處理中具有比PACS(含硫酸根的改性聚合氯化鋁)更強的除油能力,處理煤礦礦井廢水時COD去除率可達98.2%,懸浮固體的去除率可達99.4%.PASS的制備方法簡單、原料來源廣泛、成本底,具有極大的開發價值及廣泛的應用前景。而對聚硅酸硫酸鐵(PFSS)絮凝劑的研究發現高度聚合的硅酸與金屬離子一起可產生良好的混凝效果,因而有可能在廢水處理中部分取代有機合成高分子絮凝劑,以消除毒性,而且可以根據不同的處理對象通過改變Fe/SiO2摩爾比調整PFSS的配方來取得良好的絮凝效果。陽離子聚鋁鐵復合絮凝劑是含有聚鋁、聚鐵及氯根和硫酸根多核配位的復合性無機高分子絮凝劑,因兼有聚鋁和聚鐵的優良性能而日益受人關注。

  聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)是其中之一,其有效鐵鋁含量(AL2O3+Fe2O3)大于22%,產品吸濕性強。研究表明:在聚合氯化鋁的(PAC)的有效鋁含量大于PAFCS有效鋁鐵含量的情況下,PAFCS在污水處理中有著比明礬更好的結果;在含油廢水中及印染廢水中PAFCS比PAC的效果均優,且脫色能力也強。絮凝物比重大、絮凝速度快、易過濾、出水率高,其原料均來源于工業廢渣,成本較低,適合廢水處理。

  聚合聚鐵硅絮凝劑也是其中之一,其處理效果及COD去除率均優于聚合鐵,除濁率達99%以上,脫色率65%~70%,COD去除率達70%,同時可除去生活污水中的大部分氨氮和全部磷。

  鋁鐵共聚復合絮凝劑也屬于這類產品,它的生產原料氯化鋁和氯化鐵均是廉價的傳統的無機絮凝劑,來源廣、生產工藝簡單,有利于開發利用。鋁鹽和鐵鹽的共聚物不同于兩種鹽的混合物,它是一種更有效地綜合了PAC和FeCL3的優點,增強了去濁效果的絮凝劑。其中鋁鐵共聚復合絮凝劑中鐵的含量及形態分布對絮凝性能的影響有待于進一步研究,共聚物的pH值由PAC和FeCL3溶液的水解能力決定,對應溶液的pH值在其兩種母液之間,視其中鋁鹽或鐵鹽含量的多少而定。

  硼泥復合型絮凝劑硼泥復合型絮凝劑是一種含有水溶性的鎂、鐵、鋁等無機酸鹽高分子的絮凝劑。硼泥的主要成分為含鎂、鋁、鐵、硅、硼、鈣的混合物,不含有對人體有毒的化學成分,可以作為廢水處理劑的原料加以利用。以硼泥和酸洗廢液為原料,既可減少廢渣、廢液的排放,又可利用廢渣、廢液達到變廢為利的目的。硼泥復合絮凝劑的混凝機理是壓縮雙電層、吸附電中和、吸附和橋架、沉淀網捕等作用。

  它綜合了鎂、鋁、鐵、活性團體組分等有效成分,從而在混凝過程中發揮了它們的協同作用,在不同的pH值范圍內均能發生有效的混凝作用。


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