有機(jī)高分子絮凝劑的絮凝機(jī)理

有機(jī)高分子絮凝劑的絮凝機(jī)理有機(jī)高分子絮凝劑在對(duì)水體的絮凝過(guò)程中發(fā)生了部分物理化學(xué)變化，目前在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)提出了許多不同的絮凝機(jī)理，其中廣泛認(rèn)可的機(jī)理主要有電中和作用及吸附架橋作用。1、電中和作用當(dāng)絮凝劑分子鏈和膠體顆粒表面帶有相反電荷時(shí)，通常其主要的絮凝機(jī)理為電荷中和作用。而在許多實(shí)際情況下，廢水中的疏水性膠體顆粒是帶負(fù)電荷的，因此在水處理中多采用陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑。在絮凝過(guò)程中，帶有相反電荷的絮凝劑吸附在膠體顆粒表面上會(huì)導(dǎo)致顆粒的表面電荷減少，即zeta電位降低，從而使得膠體顆粒之間的靜電斥力變小，當(dāng)范德華引力大于靜電斥力時(shí)，膠體顆粒和懸浮物質(zhì)開(kāi)始團(tuán)聚形成微絮體（圖1-1）。圖1-1有機(jī)高分子絮凝的電中和機(jī)理圖解研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有機(jī)高分子絮凝劑的用量剛剛完全中和膠體顆粒電荷，或者zeta電位為零（等電點(diǎn)）時(shí)，絮凝劑的絮凝效果達(dá)到最佳。此時(shí)膠體顆粒在范德華力的作用下趨向于團(tuán)聚，開(kāi)始脫穩(wěn)形成絮體，進(jìn)而沉降下來(lái)。然而，若有機(jī)高分子絮凝劑使用過(guò)量，膠體顆粒會(huì)發(fā)生電荷反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，將重新分散在水中，此時(shí)顆粒帶正電荷。2、吸附架橋作用一般來(lái)說(shuō)，在水處理中，當(dāng)有機(jī)高分子絮凝劑為分子量高達(dá)幾百萬(wàn)、電荷密度較低的長(zhǎng)鏈聚合物時(shí)，絮凝劑的絮凝機(jī)理主要是吸附架橋作用［31］，這時(shí)分子鏈在氫鍵、靜電引力、范德華力等的共同作用下吸附在顆粒表面上，可能會(huì)形成長(zhǎng)的閉合環(huán)，這些長(zhǎng)環(huán)和分子鏈末端伸展入溶液中，其長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了雙電層的范圍（圖1-2a）。這使得這些“懸掛”的高分子鏈段與其他粒子之間可能發(fā)生吸附相互作用，從而在粒子之間產(chǎn)生“橋接”（圖1-2b）。在吸附架橋作用中，聚合物鏈的長(zhǎng)度應(yīng)該足以從一個(gè)顆粒表面上延伸到另一個(gè)顆粒表面。因此，具有更長(zhǎng)分子鏈（高分子量）的聚合物的絮凝效果比較短分子鏈（低分子量）的更好。此外，在膠體顆粒表面上應(yīng)該有足夠的未被占據(jù)的空位，以便吸附在其他顆粒上的聚合物鏈段吸附。由此可見(jiàn)，絮凝劑的用量不應(yīng)過(guò)多，否則顆粒表面會(huì)被聚合物完全覆蓋，以致沒(méi)有空位與其他粒子發(fā)生吸附架橋作用，膠體顆粒就會(huì)重新穩(wěn)定分散下來(lái)（圖1-2c）；也不應(yīng)過(guò)少，否則無(wú)法形成足夠多的“橋接”。與電中和作用相比，有機(jī)高分子絮凝劑的吸附架橋作用形成的絮體更大、更密實(shí)，也更能抵抗高剪切強(qiáng)度。圖1-2有機(jī)高分子絮凝的吸附架橋機(jī)理圖解3、靜電簇作用當(dāng)?shù)头肿恿?、高電荷密度的有機(jī)高分子絮凝劑吸附在含少量電荷空位的陰離子顆粒表面上時(shí)，絮凝劑的吸附架橋作用降低，此時(shí)的主要絮凝機(jī)理可能是“靜電簇”機(jī)制。其基本的概念是，當(dāng)一個(gè)高電荷密度的陽(yáng)離子聚合物（圖1-3b）吸附在低電荷密度的陰離子顆粒表面上發(fā)生電中和時(shí)（圖1-3a），在物理層面上，顆粒表面上的電荷位不可能都被陽(yáng)離子高分子鏈段所中和，因此在未覆蓋的帶負(fù)電荷的表面之間形成了陽(yáng)離子“簇”或“島嶼”。當(dāng)顆粒之間靠得比較近時(shí)，正電荷簇和負(fù)電荷區(qū)域之間會(huì)產(chǎn)生靜電引力，導(dǎo)致顆粒互相吸附團(tuán)聚而絮凝沉淀（圖1-3c）。以這種機(jī)理產(chǎn)生的絮體不像吸附架橋作用形成的那樣密實(shí)，但比僅靠電

中和作用下形成的絮體更好。當(dāng)有機(jī)高分子絮凝劑