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陰離子絮凝劑的作用機(jī)理

發(fā)表時間:2025-04-23 23:13

陰離子絮凝劑的作用機(jī)理   

  陰離子絮凝劑是一類帶負(fù)電荷的高分子聚合物,廣泛應(yīng)用于水處理、礦物加工、造紙、石油開采等領(lǐng)域。其作用機(jī)理主要包括電中和作用、吸附架橋作用和網(wǎng)捕卷掃作用,具體如下:

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  1.電中和作用


  原理:


  陰離子絮凝劑分子鏈上的負(fù)電荷基團(tuán)(如羧酸基團(tuán)-COO?、磺酸基團(tuán)-SO??)與水中帶正電的懸浮顆粒(如金屬氫氧化物、黏土顆粒)發(fā)生靜電吸引,中和顆粒表面的正電荷,降低顆粒間的靜電斥力,使顆粒更易聚集。


  適用場景:


  適用于處理帶正電的懸浮物,如鋁鹽、鐵鹽混凝后形成的微絮體,或天然水體中的黏土礦物(如高嶺土、蒙脫石)。


  關(guān)鍵參數(shù):


  絮凝劑的電荷密度、分子量以及水體的pH值和離子強(qiáng)度均會影響電中和效果。


  2.吸附架橋作用


  原理:


  陰離子絮凝劑的長分子鏈可同時吸附多個懸浮顆粒,形成“橋梁”結(jié)構(gòu),將分散的顆粒連接成較大的絮體。


  作用過程:


  絮凝劑分子通過靜電引力或范德華力吸附在顆粒表面。


  分子鏈的伸展使不同顆粒相互靠近,形成絮體。


  絮體通過重力沉降或浮選實現(xiàn)固液分離。


  影響因素:


  分子鏈長度、濃度、攪拌強(qiáng)度及絮凝劑與顆粒的親和力是關(guān)鍵因素。


  3.網(wǎng)捕卷掃作用


  原理:


  當(dāng)絮凝劑濃度較高時,分子鏈相互纏繞形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),直接捕獲水中的懸浮顆粒,形成大絮體。


  適用場景:


  適用于處理高濁度水或低濃度懸浮物,如污水處理廠的二沉池出水或礦物浮選尾礦。


  特點:


  網(wǎng)捕作用與絮凝劑的濃度和分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān),通常需要較高的投加量才能實現(xiàn)。


  4.其他輔助作用


  降低表面張力:


  陰離子絮凝劑可降低水體的表面張力,促進(jìn)氣泡與顆粒的黏附,提高浮選效率。


  絮體強(qiáng)化:


  與陽離子絮凝劑或無機(jī)混凝劑(如鋁鹽、鐵鹽)聯(lián)用時,可形成更密實的絮體,提高沉降速度和脫水性能。


  作用機(jī)理的協(xié)同效應(yīng)


  多機(jī)制協(xié)同:


  在實際應(yīng)用中,陰離子絮凝劑的作用通常是多種機(jī)理共同作用的結(jié)果。例如:


  電中和作用使顆粒脫穩(wěn)后,吸附架橋作用進(jìn)一步促進(jìn)絮體形成。


  高濃度時,網(wǎng)捕卷掃作用主導(dǎo)絮凝過程。


  pH值影響:


  pH值通過影響顆粒表面電荷和絮凝劑電離程度,調(diào)節(jié)各作用機(jī)理的貢獻(xiàn)。例如:


  在pH=7~9時,陰離子絮凝劑對帶正電的Al(OH)?絮體電中和效果最佳。


  在pH>9時,顆粒表面負(fù)電荷增加,電中和作用減弱,吸附架橋作用更顯著。


  應(yīng)用案例


  飲用水處理:


  使用陰離子聚丙烯酰胺(PAM)與鋁鹽聯(lián)用,通過電中和和吸附架橋作用,去除水中的膠體和微小懸浮物。


  礦物浮選:


  陰離子淀粉類絮凝劑用于浮選尾礦的脫水,通過網(wǎng)捕卷掃作用形成大絮體,提高脫水效率。


  污水處理:


  陰離子聚丙烯酸鈉用于污泥脫水,與陽離子PAM聯(lián)用,形成“陰陽復(fù)合絮體”,顯著降低污泥含水率。


  總結(jié)


  陰離子絮凝劑的作用機(jī)理可概括為:


  電中和:降低顆粒靜電斥力。


  吸附架橋:長分子鏈連接顆粒。


  網(wǎng)捕卷掃:形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)捕獲顆粒。


  通過優(yōu)化絮凝劑類型、分子量、濃度及投加條件,可實現(xiàn)高效絮凝,滿足不同水質(zhì)處理需求。


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