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1、第四章第四章 混凝剂和助凝剂混凝剂和助凝剂本讲稿第一页，共二十二页混凝剂种类有很多，分：混凝剂种类有很多，分：无机混凝剂无机混凝剂 品种较少，主要为铁品种较少，主要为铁 盐、铝盐及其聚合物盐、铝盐及其聚合物 有机混凝剂有机混凝剂 品种较多品种较多 一般水处理中常用无机类的，下面一般水处理中常用无机类的，下面介绍几种常见的。介绍几种常见的。一、混凝剂一、混凝剂本讲稿第二页，共二十二页（一）无机盐混凝剂（一）无机盐混凝剂 1 1、硫酸铝：、硫酸铝：AlAl2 2(SO(SO4 4)18H)18H2 2O O 白色结晶体，分为：白色结晶体，分为：精制：精制：AlAl2 2O O3 3 15%15%，
2、不溶性杂质，不溶性杂质0.5%0.5%，价贵，价贵，少用。少用。粗制：粗制：AlAl2 2O O3 3 14%14%，不溶性杂质，不溶性杂质2.4%2.4%，价廉，价廉，多用。多用。特性：混凝效果好，腐蚀性小，使用方特性：混凝效果好，腐蚀性小，使用方便，但水温低时，效果不及铁盐。便，但水温低时，效果不及铁盐。明矾明矾 AL AL2 2(SO(SO4 4)3 3 K K2 2SOSO4 4 24H 24H2 2O O 本讲稿第三页，共二十二页 2 2、三氯化铁：、三氯化铁：FeClFeCl3 36H6H2 2O O（铁盐中最（铁盐中最常用的）常用的）褐色结晶体褐色结晶体 特性：易溶解，结成的矾花
3、重，比铝盐特性：易溶解，结成的矾花重，比铝盐形成的密实，易沉淀，适用于低温、低浊形成的密实，易沉淀，适用于低温、低浊水，效果优于硫酸铝，但腐蚀性大。混凝机水，效果优于硫酸铝，但腐蚀性大。混凝机理与硫酸铝相似，但混凝特性略有不同。理与硫酸铝相似，但混凝特性略有不同。本讲稿第四页，共二十二页 3 3、硫酸亚铁：、硫酸亚铁：FeSOFeSO4 47H7H2 2O O 半透明的绿色结晶体，俗称半透明的绿色结晶体，俗称“绿绿矾矾”特性：特性：FeFe2+2+效果不如效果不如FeFe3+3+；受温度影；受温度影响小，腐蚀性高，水中色度较高时，不响小，腐蚀性高，水中色度较高时，不宜采用；使用时，一般采用氯化
4、法将宜采用；使用时，一般采用氯化法将FeFe2+2+氧化为氧化为FeFe3+3+，氯和其的比例为，氯和其的比例为1 1：8 8。本讲稿第五页，共二十二页（二）高分子混凝剂（二）高分子混凝剂 1.1.聚合氯化铝，简称聚合氯化铝，简称PACPAC。无机高分子混凝剂系无机高分子混凝剂系Al(OH)Al(OH)3 3的中间产物，的中间产物，一般为溶液。一般为溶液。（1 1）化学式：）化学式：1 1）聚合氯化铝：）聚合氯化铝：Al Al2 2(OH)(OH)n nClCl6-n6-n m m m m聚合度聚合度 nOH nOH数数 n n 当，时，分子式为当，时，分子式为 本讲稿第六页，共二十二页 2
5、2）碱式氯化铝）碱式氯化铝 Al Aln n(OH)(OH)m mClCl3n-m3n-m 如如AlAl6 6(OH)(OH)1414ClCl4 4，AlAl1313(OH)(OH)3434ClCl5 5溶于水后，离解溶于水后，离解 AlAl1313(OH)(OH)3434ClCl5 5 AlAl1313(OH)(OH)3434 5+5+5Cl+5Cl-由由于于AlAl1313(OH)(OH)3434 5+5+电电荷荷高高，聚聚合合度度高高，有利于脱稳、吸附架桥，是一种最优形态。有利于脱稳、吸附架桥，是一种最优形态。本讲稿第七页，共二十二页（2 2）其性能可用碱化度）其性能可用碱化度B B衡量
6、衡量 B=如如 Al Al4 4(OH)(OH)1010ClCl2 2 B=B=B B ，越越利利于于吸吸附附架架桥桥，但但过过高高易易产产生生沉沉淀淀，故故B=50B=5080%80%本讲稿第八页，共二十二页l聚合氯化铝做混凝剂时，与无机盐类混凝剂相比，聚合氯化铝做混凝剂时，与无机盐类混凝剂相比，具有很多优点：具有很多优点：l1.形成絮凝体速度快，絮凝体大而密实，沉降性形成絮凝体速度快，絮凝体大而密实，沉降性能好。能好。l2.投加量相对与无机盐类混凝剂低；投加量相对与无机盐类混凝剂低；l3.对原水水质适应性好，无论是低温、低浊、高对原水水质适应性好，无论是低温、低浊、高浊、高色度、有机污染等
7、原水，均保持较稳定的浊、高色度、有机污染等原水，均保持较稳定的处理效果；处理效果；l4.最佳混凝最佳混凝pH值范围宽，最佳投加量范围宽，值范围宽，最佳投加量范围宽，一定范围内过量投加不会造成水的一定范围内过量投加不会造成水的pH值的大幅值的大幅下降，不会突然出现混凝效果很差的现象；下降，不会突然出现混凝效果很差的现象；l5.由于聚合氯化铝的盐基度比无机盐高，因此在由于聚合氯化铝的盐基度比无机盐高，因此在配置和投加过程中药剂对设备的腐蚀程度小，处配置和投加过程中药剂对设备的腐蚀程度小，处理后水的理后水的pH值和碱度变化也较小。值和碱度变化也较小。本讲稿第九页，共二十二页 2.2.聚合铁聚合铁聚合
8、硫酸铁（聚合硫酸铁（PFSPFS），已投入使用），已投入使用聚合氯化铁（聚合氯化铁（PFCPFC），正在研究），正在研究 分分 聚合硫酸铁聚合硫酸铁 Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m n10制作：制作：氧氧 化化 FeSOFeSO4 4 Fe Fe2 2(SO(SO4 4)3 3 氧化过程中，部分氧化过程中，部分OHOH取代取代SOSO4 4聚合硫酸铁聚合硫酸铁本讲稿第十页，共二十二页l 特性：采用聚合硫酸铁作为混凝剂，其优点特性：采用聚合硫酸铁作为混凝剂，其优点在于：混凝剂用量少；絮凝体形成速度快、沉在于：混凝剂用量少；絮凝体形成速度快、沉降速度快；有效的降速度快；有效的pH值范围宽；
9、与三氯化铁值范围宽；与三氯化铁比腐蚀性大大降低；处理后水的色度和铁离子比腐蚀性大大降低；处理后水的色度和铁离子含量均降低。含量均降低。l 本讲稿第十一页，共二十二页（1 1）天然高分子混凝剂）天然高分子混凝剂 主要有动物胶、淀粉、甲壳素等。主要有动物胶、淀粉、甲壳素等。特点：特点：电荷密度小，分子量较低，且易发生降解而失去活电荷密度小，分子量较低，且易发生降解而失去活性。性。3.3.有机混凝剂有机混凝剂本讲稿第十二页，共二十二页l（2 2）人工合成高分子混凝剂）人工合成高分子混凝剂l 阴离子型：阴离子型：主要含主要含-COOM(M为为H+或金属或金属离子离子)或或-SO3H的聚合物，的聚合物，
10、如阴离子聚丙烯酰胺如阴离子聚丙烯酰胺(CPAM)和聚苯乙烯磺酸钠（和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）等。）等。l 阳离子型：阳离子型：主要是含有主要是含有-NH3+、-NH2+的的聚合物，聚合物，如阳离子聚丙烯酰胺（如阳离子聚丙烯酰胺（APAM）等。）等。l 非离子型：非离子型：所含基团未发生反应的聚合物。所含基团未发生反应的聚合物。如非离子型聚丙烯酰胺（如非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）和聚氧化乙烯）和聚氧化乙烯(PEO)等。等。本讲稿第十三页，共二十二页聚丙烯酰胺 有机高分子聚合物，也称有机高分子聚合物，也称“3#“3#絮凝剂絮凝剂”，用用PAMPAM表示。表示。分子结构为分子结构为链节或单体链节或
11、单体 n n 酰胺基酰胺基CHCH2 2 CH CHCONHCONH2 2链节数或聚合度链节数或聚合度 n=29万万 m=150600万万本讲稿第十四页，共二十二页 碱化水解：碱化水解：R-CONH R-CONH2 2 n n+H+H2 2O+NaOHR-CONHO+NaOHR-CONH2 2 n-n-R-COOR-COO-NaNa+NH+NH4 4OHOH 收卷缩状态得以伸展，吸附架桥作用增强。收卷缩状态得以伸展，吸附架桥作用增强。本讲稿第十五页，共二十二页 水解度：水解度：酰胺基转化为羧基的百分数。控制为酰胺基转化为羧基的百分数。控制为303040%40%较好。较好。特性：吸附架桥显著特性
12、：吸附架桥显著 高浊度水高浊度水絮凝剂絮凝剂 低浊度水低浊度水助凝剂助凝剂 问题：问题：制造复杂，价格高制造复杂，价格高 单体有微毒，为安全起见，投量单体有微毒，为安全起见，投量 2mg/l 2mg/l适用适用 本讲稿第十六页，共二十二页高分子混凝剂的作用：高分子混凝剂的作用：l 靠氢键、静电、范德华力的作用对胶粒强烈的吸附作用。靠氢键、静电、范德华力的作用对胶粒强烈的吸附作用。l 高高聚聚合合度度的的线线型型高高分分子子在在溶溶液液中中保保持持适适当当的的伸伸展展形形状状，从从而而发发挥挥吸吸附架桥作用，把许多细小颗粒吸附后，缠结在一起。附架桥作用，把许多细小颗粒吸附后，缠结在一起。与其他混
13、凝剂共同使用时的注意事项：与其他混凝剂共同使用时的注意事项：u 当废水低浊度时，宜先投其他混凝剂；当废水浊度高时，应先投加高分子混凝剂。当废水低浊度时，宜先投其他混凝剂；当废水浊度高时，应先投加高分子混凝剂。u 高分子混凝剂最佳投加量的确定。高分子混凝剂最佳投加量的确定。u 在高分子混凝剂使用时，应尽量采用较低的浓度。在高分子混凝剂使用时，应尽量采用较低的浓度。本讲稿第十七页，共二十二页无无机机铝铝系系硫酸硫酸铝铝明明矾矾聚合聚合氯氯化化铝铝（PACPAC）聚合硫酸聚合硫酸铝铝（PASPAS）适宜适宜pHpH：5.585.58铁铁系系三三氯氯化化铁铁硫酸硫酸亚铁亚铁硫酸硫酸铁铁（国内生（国内生
14、产产少）少）聚合硫酸聚合硫酸铁铁聚合聚合氯氯化化铁铁适宜适宜pHpH：511511，但腐，但腐蚀蚀性性强强有有机机人工人工合成合成阳离子型：含氨基、阳离子型：含氨基、亚亚氨基的聚氨基的聚合物合物国外开始增多，国内尚少国外开始增多，国内尚少阴离子型：水解聚丙阴离子型：水解聚丙烯酰烯酰胺胺（HPAMHPAM）非离子型：聚丙非离子型：聚丙烯酰烯酰胺（胺（PAMPAM），），聚氧化乙聚氧化乙烯烯（PEOPEO）两性型：两性型：使用极少使用极少天然天然淀粉、淀粉、动动物胶、物胶、树树胶、甲壳素等胶、甲壳素等微生物絮凝微生物絮凝剂剂本讲稿第十八页，共二十二页(3)(3)混凝剂研究发展方向混凝剂研究发展方向
15、无机复合聚合物混凝剂：无机复合聚合物混凝剂：聚合硫酸铝铁（聚合硫酸铝铁（PFASPFAS）、聚合氯化铝铁（）、聚合氯化铝铁（PFACPFAC）、聚合硫酸氯化铁（）、聚合硫酸氯化铁（PFSCPFSC）、聚合）、聚合硫酸氯化铝（硫酸氯化铝（PASCPASC）、聚合铝硅（）、聚合铝硅（PASiPASi）、聚合铁硅（）、聚合铁硅（PFSiPFSi）、聚合硅酸铝（）、聚合硅酸铝（PSAPSA）、）、聚合硅酸铁（聚合硅酸铁（PSFPSF）无机有机复合：无机有机复合：聚合铝聚合铝/铁铁-聚丙烯酰胺、聚合铝聚丙烯酰胺、聚合铝/铁铁-甲壳素、聚合铝甲壳素、聚合铝/铁铁-天然有机高分子、天然有机高分子、聚合铝聚合
16、铝/铁铁-其它合成有机高分子其它合成有机高分子有机高分子絮凝剂：有机高分子絮凝剂：u 阳离子有机化合物阳离子有机化合物u 天然改性高分子絮凝剂：无毒易降解，天然改性高分子絮凝剂：无毒易降解，如甲壳素等如甲壳素等u 多功能絮凝剂：絮凝、缓蚀阻垢、杀菌灭藻多功能絮凝剂：絮凝、缓蚀阻垢、杀菌灭藻u 微生物絮凝剂微生物絮凝剂本讲稿第十九页，共二十二页 (一一)定义定义 当当单单用用混混凝凝剂剂不不能能取取得得良良好好效效果果时时，可可投投加加某某些些辅辅助助药药剂剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。(二二)作用作用u 改善絮粒结构，增大颗粒粒度及比重。改善
17、絮粒结构，增大颗粒粒度及比重。u 调整废水的调整废水的pHpH和碱度，使其达到最佳的混凝条件。和碱度，使其达到最佳的混凝条件。二、助凝剂二、助凝剂 本讲稿第二十页，共二十二页(三三)分类分类 A A、pHpH调整剂调整剂：调节废水的：调节废水的pHpH符合混凝处理工艺要求。常用石灰、硫酸、氢氧化钠等。符合混凝处理工艺要求。常用石灰、硫酸、氢氧化钠等。B B、絮絮凝凝结结构构改改良良剂剂：投投加加絮絮体体结结构构改改良良剂剂以以增增大大絮絮体体的的粒粒径径、密密度度。常常用用骨骨胶胶、活化硅酸、海藻酸钠、粘土、水玻璃、活化硅酸、海藻酸钠、粘土、水玻璃、PAMPAM等。等。C C、氧化剂、氧化剂：有机物含量高，易起泡沫，絮凝体不易沉降。投加氯气、次：有机物含量高，易起泡沫，絮凝体不易沉降。投加氯气、次氯酸、臭氧等氯酸、臭氧等分解有机物分解有机物，使胶体脱稳，还可将，使胶体脱稳，还可将FeFe2+2+转化成转化成FeFe3+3+,以提高混凝以提高混凝效果。效果。本讲稿第二十一页，共二十二页混凝剂选择原则：混凝剂应符合以下要求：混凝效果好；对人体无危害；使用方便；货源充足，价格低廉。借鉴已有经验。本讲稿第二十二页，共二十二页