絮凝剂原理综合讲义

内容前言应用案例絮凝剂的重要性絮凝剂在国内外的现状絮凝剂的定义和分类絮凝机理絮凝影响因素絮凝机理－胶体颗粒10nm1000~10nm1~1000nm1nm55分散剂分散质观察体系构成•絮凝应用于悬浮体系和胶体溶液，目的是加快固液分离速度，提高分离效率。对于较长时间可以静置沉淀的悬浮液可用阴离子或低离子度的阳离子，对于胶体溶液一般用阳离子。絮凝机理－电中和－＋＋＋++＋＋+－＋+＋+++++胶体表面带大量电荷，扩散层相排斥，使胶体稳定。胶体颗粒表面上的电荷被中和，随着絮凝剂的不断加入，表面电荷被中和的越来越多，Z电位不断降低，排斥能不断下降，最终当颗粒间以吸引力为主产生絮凝沉淀。＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋絮凝机理－架桥环式架桥尾式架桥列车式架桥絮凝机理－异种电荷物质的桥连－－＋＋＋带负电荷的胶体颗粒与带正电荷的阳离子絮凝剂的桥连。电中和＋桥连，电中和后，通过库仑引力使胶体脱稳。－－＋絮凝机理－异种电荷物质的桥连－－＋＋＋带负电荷的胶体颗粒与带正电荷的阳离子絮凝剂的桥连。电中和＋桥连，电中和后，通过库仑引力使胶体脱稳。－－＋絮凝机理－同种电荷物质的桥连＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－晶体颗粒表面电荷－正电荷区域吸引阴离子絮凝剂的羧基官能团，结合成絮体。絮凝机理－卷扫作用原水中悬浮物残留悬浮微粒絮状沉淀物沉淀物卷扫作用有机高分子絮凝剂列举•阳离子絮凝剂丙烯酰氨－甲基丙烯酸乙酯基氯化铵共聚物丙烯酰氨－丙烯酸乙酯基三甲基铵硫酸甲酯共聚物聚二甲基二烯丙基氯化铵聚亚胺•阴离子絮凝剂聚丙烯酸钠聚苯乙烯磺酸钠•非离子型絮凝剂聚乙烯醇聚乙烯甲基醚聚氧化乙烯聚丙烯酰氨絮凝剂无机絮凝剂有机絮凝剂无机低分子ASACKAL(SO4)2FSFCFeCL2无机高分子聚铝PACPAS聚铁PFCPFS人工合成阴、阳、非天然有机高分子絮凝剂絮凝剂的分类影响絮凝的因素PH值温度搅拌速度和时间性质和结构分子量用量分离方法和工艺设计影响絮凝的因素搅拌速度和时间太快，容易搅碎絮体，小颗粒难以沉淀。太慢，絮体不能充分接触，不利于捕捉颗粒。以40~80r/min，搅拌时间以2~4min为宜。高分子絮凝剂的性质和结构的影响线性效果最好，环状或者支链结构絮凝效果差。官能团多，电荷密度高，絮凝效果差。官能团过少，电荷密度低，对电荷的中和作用不利。影响絮凝的因素絮凝剂用量有个最佳值-分离方法和工艺设计的影响不同的分离方法对絮凝效果有不同的要求影响絮凝效果的因素•吸附等温线（聚合物吸附量与聚合物浓度的关系）和区段密度1.低亲和吸附等温线：聚合物吸附量随聚合物浓度增加而增加。吸附量随分子量和离子强度增加而增加。2.高亲和吸附等温线：在低聚合物浓度下，聚合物几乎定量吸附。中性和具有相反电荷的聚合物，但有相同电荷的聚合物也常有。吸附量与分子量和离子强度关系较弱。主要与聚合物的结构、离子化强度及颗粒电荷密度有关。影响絮凝效果的因素3.电解质浓度：当使用中性与相同电荷的聚合物时，吸附随电解质浓度增加而增加；电荷相反时，情况复杂。•低电解质浓度：当聚合物与颗粒电荷高时，聚合物在颗粒表面相互作用强，构型如A。•高电解质浓度：当聚合物与颗粒电荷低时，相互作用弱，聚合物在颗粒上的构型如B。影响絮凝效果的因素在弱作用力下吸附的聚合物量比强作用力的大些AB这种情况因颗粒和聚合物的电荷密度而改变，pH改变引起颗粒和聚合物的电荷密度变化，造成吸附量增加或减少。影响絮凝效果的因素•根据Schulzc—Hardy法则：反离子的价数越高，即凝聚能力越强，阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序为：Al3+Fe3+H+Ca2+Mg2+K+Na+Li+，在工业常用的凝聚剂电解质有AlCl3.2H2O﹑CaCl2﹑Na2HPO4.12H2O等。影响絮凝效果的因素•聚合物浓度的影响絮凝效ABC果CFCOFCRSC聚合物浓度RSC：再稳定浓度OFC：最适絮凝浓度CFC：临界絮凝浓度A:非絮凝区，B:絮凝区，C:稳定区影响絮凝效果的因素•聚合物分子量的影响絮凝速度321聚合物浓度聚合物分子量：1:5,000;2:50,000;3:150,000OFC基本与聚合物分子量无关。分子量增大，絮凝范围扩宽（即RSC增加，CFC降低）。在OFC下絮凝上清液的浊度随聚合物分子量增加而降低。影响絮凝效果的因素•聚合物浓度的影响:用阳离子聚合物进行絮凝时的电泳迁移情况：浓度低于CFC，带负电荷的颗粒悬浮物稳定；浓度低于或接近OFC，电荷发生逆转；超过RSC，带正电荷的颗粒稳定。电泳1122迁移log(聚合物浓度)虚线：pH4.4；实线：pH5.8；1:MW20,000；2:MW1,000,000横线：零迁移影响絮凝效果的因素使用阳离子聚合物絮凝阴离子颗粒的简单电荷中和絮凝作用，应有：1.不同分子量聚合物的OFC相同2.在OFC时，絮凝颗粒的电泳迁移为零但有如下现象与电荷中和理论不一致：1.絮凝范围随分子量增加而增加2.在OFC下电泳迁移不为零3.在OFC下不同聚合物的絮凝速度明显不同4.絮凝速度明显大于简单的盐显然‘桥联’起到重要重要影响絮凝效果的因素•离子强度的影响加入电解质1.降低颗粒表面双层电位，颗粒彼此易接近2.降低聚合物电荷屏蔽作用，有利于高亲和吸附增加离子强度，OFC略有减小（增加），絮凝速度加快，上清液澄清度增加。影响絮凝的因素PH值是絮凝剂发挥作用的基本环境•阳离子型－酸性、中性•聚季铵盐阳离子－酸性、中性、碱性•阴离子型－中性、碱性•非离子－强酸到碱性温度是给予絮体动能的源泉之一•过高，反映太快，颗粒细小•过低，絮凝剂水解时间长，链段运动缓慢，不利絮凝。•适合水温20~30度。影响絮凝效果的因素•pH的影响絮凝时的pH直接影响颗粒和聚合物的电荷密度，对絮凝效果产生明显影响。上清123浊中性颗粒度log聚合物浓度1:pH4.4;2:pH5.3;3:pH5.8阳离子聚合物，随pH增加，电荷减少，絮凝需聚合物浓度增加影响絮凝效果的因素•pH的影响聚合RSC浓OFC(ZMC)带负电荷颗粒度CFC(log)2.07.012.0pHZMC：颗粒与聚合物作用后，电泳零迁移的聚合物浓度阳离子聚合物，pH增加电荷减少，OFC和RSC略有降低，后增加；CFC增加，絮凝范围和效率增加。在高pH下，桥联为主，低pH，电荷中和为主。pH对絮凝物过滤速度的影响絮凝剂的量对过滤速度的影响影响絮凝效果的因素颗粒浓度的影响1.在无电解质存在下，相反电荷的聚合物与不同浓度颗粒絮凝的吸附等温无明显差异，说明桥联作用在这里并不是主要的；2.在有电解质存在时，聚合物浓度与颗粒浓度比值随颗粒浓度增加而降低。说明颗粒浓度增加，颗粒之间的碰撞频率以颗粒浓度的平方增加，颗粒共享聚合物的机率增加，形成桥联的所需聚合物量明显减少。说明电荷相反的颗粒与聚合物的絮凝过程，电荷中和作用很重要，中和后会发生桥联作用。影响絮凝效果的因素•混合方法的影响上清12浊12度log聚合物浓度实线：絮凝聚合物一次加入；虚线：絮凝聚合物分两次加入1:聚合物浓度0.124;2:聚合物浓度0.0435絮凝剂分两次加入，絮凝效果更好，OFC与混合方式无关，但上清液浊度低，絮凝范围宽。影响因素总结分子量、离子度、分子基团、分子结构液体体系PH值，ζ电位、液体构成颗粒大小、电荷、分离设备和分离工艺聚合物的选择聚合物絮凝剂应具备的性质：1.水溶性线性高分子聚合物，通常MW大于1062.在溶液中分子具有伸展和弹性结构3.与絮凝颗粒有相反电荷或在颗粒之间形成桥联4.形成的絮凝物能经受中等剪切力而不破坏5.对产物生物活性无变性和失活作用6.对絮凝与保留物具有选择性聚合物的选择•絮凝聚合物与颗粒的吸附包括：物理吸附：静电吸引，偶极吸引，范德瓦尔力和疏水作用化学吸附：化学键，配位键和氢键范德瓦尔力和偶极吸引一般难于控制且无选择性•颗粒表面性质是选择絮凝聚合物的依据聚合物的选择絮凝聚合物的用量：OFC絮凝聚合物的的稀释度：稀释度低易造成局部浓度高，混合效果差。聚合物分子量：聚合物分子量增大，分子链越长，絮凝能力随之越大。生物发酵行业生活污水-污水生化处理生物发酵-酿造、酒精、淀粉、柠檬酸等生物制药无机絮凝剂与无机高分子絮凝剂种类应用原理复配效果影响因素无机絮凝剂种类及应用聚铝聚铁聚硅硫酸铁硫酸亚铁明矾高分子絮凝剂的类型分子量低分子量很高、电荷密度高分子量高、电荷密度低絮凝机理－三种类型絮凝剂的絮凝情况分子量小的被吸附在固体颗粒表面的多，桥连少，絮凝效果差。双电层分子量高，电荷密度高，与颗粒的接触点多，但在双电层外面的部分少，不能很好的桥连，絮凝效果差。分子量高，电荷密度低的絮凝剂，许多部分伸展到液相中，提高了电中和效率。这部分还可以吸附更多的胶体颗粒，促进絮凝沉淀。此种絮凝剂效果最好。影响絮凝剂使用因素操作人员分子量离子度分子构型复配构成设备生产工艺絮凝剂评价烧杯试验生物发酵行业•生活污水-污水生化处理•生物发酵-酿造、酒精、淀粉、柠檬酸等•生物制药技术实验报告书•实验报告分五部分-准备了解-现场观察-分析判断-实验验证-总结建议•产品质量优势了解客户对絮凝剂使用效果的评价(如COD、污泥干度、溶解速度、沉降速度等）-针对性数字化阐述产品优势步骤•了解生产工艺运行正常的控制参数和对絮凝剂使用效果的评价标准•观察现场设备和工艺操作•对絮凝剂应用型号作出判断•模拟现场试验条件，做对比试验•把过去同系列对比试验中对手的产品和我们产品做综合评价。•对絮凝剂的应用改进向公司提出建议优势竞争•在营销网络、产品质量、技术服务、业务人员素质、打造营销团队几个方面确立优势-技术营销•市场————-——企业•运行正常的工艺控制指标和絮凝剂使用性能的评价标准，避免质量纠纷，确保使用效果。谢谢！