PAM聚丙烯酰胺絮凝劑的架橋機(jī)理及作用
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PAM聚丙烯酰胺絮凝劑的架橋機(jī)理及作用
陰陽(yáng)離子
聚丙烯酰胺絮凝劑吸附架橋機(jī)理,該機(jī)理也稱(chēng)為粘結(jié)架橋凝聚,粒間架橋機(jī)理,它主要是指鏈狀酰胺在靜電引力、范德華力和氫鍵力等作用下,通過(guò)活性部位與膠;蚣(xì)微懸浮物等發(fā)生吸附橋連的過(guò)程,具有線形結(jié)構(gòu),它們具有能與膠粒表面某些部位起作用的化學(xué)基團(tuán),當(dāng)高聚物與膠粒接觸時(shí),基團(tuán)能與膠粒表面產(chǎn)生特殊的反應(yīng)而互相吸附,而酰胺分子的其余部分則伸展在溶液中可以與另一個(gè)表面有空位的膠粒吸附,這樣聚合物就起了架橋連接的作用,假如膠粒少,聚合物伸展部分粘不著第二個(gè)膠粒,則這個(gè) 膠粒遲早要被原先的膠粒吸附在其他部位上,這個(gè)陰陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑就起不了架橋作用了,而膠粒又處于穩(wěn)定狀態(tài),高分子絮凝劑投加量過(guò)大時(shí),會(huì)使膠粒表面飽和產(chǎn)生穩(wěn)現(xiàn)象,已經(jīng)架橋絮凝的膠粒,如受到劇烈的長(zhǎng)時(shí)間的攪拌,架橋聚合物可能從另一膠粒表面脫開(kāi),又卷回原來(lái)膠粒所在表面,高分子絮凝劑對(duì)膠體脫穩(wěn)的吸附架橋?qū)τ趲ж?fù)電的溶膠溶液,陽(yáng)離子絮凝劑可以同時(shí)起到降低溶膠電位和吸附架橋作用,故有良好的絮凝作用,沉淀網(wǎng)捕機(jī)理,當(dāng)金屬鹽(如硫酸鋁或氯化鐵)或金屬氧化物和氫氧化物做絮凝劑時(shí),當(dāng)投加量大得足以迅速沉淀金屬氫氧化物或金屬碳酸鹽時(shí),水中的膠粒可被這些沉淀物形成時(shí)所網(wǎng)捕,此外,水中膠粒本身可作為這些金屬氫氧化物沉淀物形成的核心,所以凝聚劑投加量與被除去物質(zhì)的濃度成反比。
以上絮凝的四種機(jī)理,雙電層的理論以物理理論為基礎(chǔ),壓縮擴(kuò)散層、降低或消除勢(shì)能峰,強(qiáng)調(diào)的是電中和脫穩(wěn),但是忽視了微粒的電荷變號(hào)和再穩(wěn)現(xiàn)象:而化學(xué)吸附架橋,理論則著重在高分子聚合物的強(qiáng)烈吸附作用,而輕視了電中和與降低勢(shì)能峰的作用,這兩種機(jī)理似乎是一個(gè)強(qiáng)調(diào)凝聚,一個(gè)強(qiáng)調(diào)絮凝,但實(shí)際上這兩個(gè)作用是有機(jī)聯(lián)系的,單一的一種理論不能把凝聚的反應(yīng)過(guò)程解釋清楚,如在雙電層作用中出現(xiàn)高價(jià)反離子,則必然有吸附和膠體變號(hào)的情況;在化學(xué)吸附架橋作用中若有聚合電解質(zhì)則必須考慮靜電排斥或電中和作用,在水處理中,這四種機(jī)理常不是單獨(dú)孤立的現(xiàn)象,而往往同時(shí)存在, 只是在一定情況下以某種現(xiàn)琢為主而己,
聚丙烯酰胺系列有機(jī)高分子絮凝劑的絮凝機(jī)理綜合分析和對(duì)比以上一般絮凝劑的絮凝機(jī)理,它的絮凝機(jī)理主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
架橋絮凝作用:絮凝劑投加到水中后,在弱酸性條件下形成季銨陽(yáng)離f,吸附帶負(fù)電荷的膠體顆粒,由于分子鏈比較長(zhǎng),在水中呈彎曲扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)存在,絮凝劑像橋梁一樣,搭在兩個(gè)或多個(gè)膠體或微粒上,并用自身的—CONH2及季銨離子等活惟基團(tuán)與膠體或微粒表面起作用,從而將膠體或微粒連接形成絮凝團(tuán),形成“膠體一高分子—肢體”的絮凝體,使膠體粒子克服勢(shì)能壘而聚結(jié)在一起沉降下來(lái)。
壓縮雙電層,在酸性條件下,絮凝劑與水中的曠結(jié)合形成陽(yáng)離子季銨鹽,與帶負(fù)電荷的油顆粒發(fā)生中和,使帶負(fù)電含油膠粒表面的擴(kuò)散雙電層被壓縮,靜電斥力減少,彼此間排斥勢(shì)能相應(yīng)降低,相互碰撞時(shí)就容易聚結(jié)在一起而沉降。
吸附基團(tuán)的鍵合作用:首先,在弱酸性條件下形成季銨陽(yáng)離子,通過(guò)靜電作用迅速吸附帶負(fù)電的膠體顆粒,在攪拌條件下,絮凝劑在水中展開(kāi)后,與水中的膠體或微粒充分接觸, 分子鏈上有很多活性基團(tuán)如—CONH2,能與膠體或顆粒形成氫鍵而結(jié)合,所以能吸附兩個(gè)以上的膠體或微粒,再借助自身的長(zhǎng)鏈特征把膠體和微粒連接在一起,因此密度相對(duì):變大,便沉淀下來(lái),絮凝劑在水中溶脹過(guò)程中,具有三維空間立體結(jié)構(gòu),分子鏈比較長(zhǎng),扭曲旋轉(zhuǎn),像一張多孔的網(wǎng)一樣,從水中將未沉降的顆;蚰z體捕獲而拖帶下來(lái), 沉積到水底。
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