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聚合氯化鋁及聚丙烯酰胺絮凝作用研究

  • 發布時間:12-10
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  • 所屬欄目:產品知識
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 聚合氯化鋁聚丙烯酰胺為高分子絮凝劑在顆粒與液體界面上的吸附被認為是多點附著。高分子聚合物主要是憑籍其結構單元上的很性基團與表面活性點的作用而實現在礦粒表面的吸附。吸附是一個復雜現象,其相互作用主要由靜電鍵合、氫鍵鍵合及共價鍵所引起,對于不同的礦粒高分子體系,起主要作用的吸附鍵不盡相同。 靜電電鍵合是聚電解質在異性電荷顆粒表面上吸附的主要作用。即使在相當低的濃度下,聚電解質仍通過靜電健合作用吸附于帶相反電荷粒子上。近期研究表明,對離子晶體而言,由于晶體表面的靜電作用,聚合物鏈上易很化基團被誘導很化后,聚合氯化鋁聚丙烯酰胺能與礦物表面發生作用,實現微粒的絮凝。氮鍵鍵合是非離子型高分子在礦粒表面吸附的主要原因,高分子與礦物表面電負性較強的氧原子接近,失去大部分電子云,與氧化礦物表面的氧原子形成氫鍵,吸附于粒子上。單個氫鍵的作用能較弱,但每個大分子都能與礦物表面間形成多個氫鍵,因而依靠氫鍵締合亦可達到與化學鍵作用同能級的牢固程度。化學鍵合是高分子聚合物的活性基團依靠化學鍵力固著在礦物表面,這種吸附作用可使絮凝作用具有較好的選擇性。高分子聚合物鏈段中的疏水部分(烴鏈)有可能與非很性固體表面發生疏水鍵合作用,吸附于固體表面上。 (2)高分子絮凝劑在顆粒表面的吸附構型 不同于低分子化合物,高分子絮凝劑具有多個活性官能團,分子鏈中可以有多處吸附于顆粒表面。認為高分子的一端以一點與固體表面鍵合時,即為單點吸附;若以幾個點與固體表面鍵合,另一端伸向溶液,為環式吸附;鍵合點通常稱為高聚物的固定鏈節,當所有的鏈節都與表面鍵合,使高分子平躺于固定顆粒表面時,稱為平躺式吸附,當聚合物相對分子質量很高時,高分子在溶液中形成無規線圈;所示的吸附構型表明鏈段密度具有一定的分布規律,在顆粒表面上比較大,隨著離開顆粒表面距離的增大,鏈段密度逐漸減小;所示說明高分子聚合物在顆粒表面上為多分子層吸附。當聚合物分子構型復雜且相對分子質量分布較寬時,吸附程度以及所假定的圖像也可能不屬于上述各圖中的任何一種。形象地解釋了高聚物的“架橋”機理反應1:分散體系中加入高分子絮凝劑,絮凝劑的一端首先吸附于微粒上,而另一端伸向溶液,隨時可以通過碰撞接觸吸附于其他微粒,形成架橋作用,稱為不穩定的微粒,產生絮團。 反應2:許多不穩定微粒上的絮凝劑分子在另一個有吸附空位的微粒上吸附,通過架橋作用實現且形成隨機絮團,此時絮凝劑分子在兩個微粒間發揮架橋作用,形成不規則的絮團。  反應3:不穩定微粒上的絮凝劑分子的另一端伸向溶液,在運動過程中不能及時與其他微粒碰掩接觸,實現架橋作用。由于絮凝劑是帶有許多官能團的線狀高分子聚合物,沒有吸附微粒的另一端在運動過程中將會纏繞本身的微粒,并通過官能團的吸附作用覆蓋微粒表面,產生分散作用,因而不能再與其他微粒實現架橋作用,同時形成穩定的微粒。 反應4:若絮凝劑聚合氯化鋁用量過大,每個微粒表面均被絮凝劑分子所飽和,不再有吸附空位,絮凝劑不可能再實現架橋作用,反而,因空間位阻效應使分散體系穩定。 反應5:通過架橋作用形成的絮團,若還繼續進行劇烈或長期的攪拌,則絮團將被打散而破裂,形成散碎的絮團。 反應6:散碎絮團在運動過程中,通過微粒本身所帶的高分子聚合物對它進行二次吸附,形成了再次穩定的碎散絮團,由于它的分散作用,使分散體系形成穩定的保護膠體,因而不易絮凝。 反應7:架橋作用所形成的松散絮團,因外部作用力的不均勻,產生機械脫水收縮,不規則的松散絮團被壓縮形成絮團小球。高分子絮凝過程是個相當復雜的物理化學過程,對其作用機理目前仍多局限于定性解釋。人們對絮凝劑的真實機理、絮凝效果的評價和絮凝動態過程仍缺乏系統的研究,導致實際應用中不能準確地確定絮凝劑的比較佳應用條件,誰以達到良好的應用效果。聚合氯化鋁聚丙烯酰胺絮凝過程中,絮團動態形成過程的研究是深入探討絮凝劑作用機理、恰當選擇絮凝劑種類以及開發新型絮凝劑的有效途徑。而要確切描述絮凝過程中絮團的生成規律及其分布特征是十分困難的,關鍵在于研究一種能夠進行瞬時跟蹤檢洲的分析測定方法。以往主要采用顆粒計數儀測定絮團直徑,但是顆粒計數儀所檢測的粒徑范圍相對較窄,且只能在絮凝過程中間歇采樣測定,不能獲得絮團的連續生成形態。此外,采樣和直接測定時,絮團粒較易受破壞,難以獲得準確結果。檢測絮體顆粒瞬時增長狀態及其變化,但所得的絮凝指數僅是一個參數,不能確切地表明絮團顆粒的真實大小;獲得的粒度和密度并不是絮團意義上的粒度和密度;

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