聚合氯化鋁的電荷中和作用

聚合氯化鋁作為水處理中為關(guān)鍵的凈水藥劑，在處理水污染的時(shí)候全部都是中和污水之后的所得到的效果，那么電荷的中和作用是指膠體顆粒的Z電位降低到足以克服能量障礙而產(chǎn)生絮凝沉淀的過(guò)程。膠體顆粒表面的電荷被中和時(shí),膠體顆粒間的距離縮小,在范德華引力作用下,膠體顆粒間的相互作用能處于一小能量值,結(jié)果形成穩(wěn)定的絮凝體(在DLVO理論一節(jié)中已經(jīng)敘述過(guò))。

電荷的中和作用與雙電層的壓縮是不同的,電荷的中和作用是一小能量的吸引力作用的結(jié)果,這個(gè)吸引力是很強(qiáng)的;而雙電層的壓縮是二小能量的作用力的結(jié)果。這個(gè)作用力是比較弱的。這兩個(gè)作用力的強(qiáng)弱不同,所產(chǎn)生的絮凝體的性質(zhì)也不同。強(qiáng)作用力下所產(chǎn)生的絮凝體堅(jiān)實(shí),體積小,不能再變?yōu)槟z體;弱作用力所產(chǎn)生的絮凝體其體積龐大、疏松,能夠再變成膠體而消失。

電荷中和作用的機(jī)理是,加入的化學(xué)藥品(聚合氯化鋁)被吸附在膠體顆粒上,而使膠體顆粒表面電荷中和。膠體顆粒表面電荷不但可以被降低到零,而且還可以帶上相反的電荷。由于電荷的中和作用是吸附作用引起的,因此,它導(dǎo)致膠體顆粒與水之間界面的改變,從而使物理化學(xué)性質(zhì)改變。而電荷的中和作用導(dǎo)致膠體顆粒的脫穩(wěn)而絮凝的機(jī)理。電荷的中和作用能夠使水中的膠體和懸浮物顆粒被分離除去的效果佳，它適合于氣浮分離、過(guò)濾分離以及澄清沉淀分離等。

用不同類型的不同分子量的有機(jī)高分子聚合氯化鋁,處理膠體和懸浮物顆粒,測(cè)定其Z電位時(shí),會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況:

(a) 帶大量電荷的陽(yáng)離子表面活性劑很容易使懸浮物顆粒表面改變電荷符號(hào)。然而看不見(jiàn)有懸浮物的絮凝現(xiàn)象。也不容易看到有Z電位由負(fù)值變?yōu)檎档倪^(guò)程。

(b) 分子量很低的陽(yáng)離子有機(jī)高分子聚合氯化鋁的作用與表面活性劑相類似。

(c) 如果仔細(xì)觀察,可以觀察到分子量為50000-200000的有機(jī)高分子聚合氯化鋁電荷中和的結(jié)果。在煉油廠廢水中脫穩(wěn)的絮凝體是很小的,但是,如果仔細(xì)地觀察樣品,還是能看出細(xì)小的絮凝體。也能看出清的水和過(guò)濾后的水并不相同。如果加入0.1mg/1含有少量陰離子官能團(tuán)的陰離子有機(jī)高分子聚合氯化鋁,便能改變細(xì)小絮凝體的狀態(tài)。使細(xì)小的絮凝體變成為粗大的絮凝體，并且沉降下來(lái)，留下一層清澈的上清液。

(d) 分子量高達(dá)20000的陽(yáng)離子有機(jī)高分子聚合氯化鋁,電荷中和時(shí),形成的絮凝體很容易被發(fā)現(xiàn)。因?yàn)楹芸煨纬纱执蟮男跄w溶液也迅速變成清澈,固-液兩相分的很明顯。

因此,使用過(guò)量的表面活性劑和低分子量的有機(jī)高分子聚合氯化鋁,可以很快地使電荷中和作用消失。使用分子量為50000-200000的有機(jī)高分子聚合氯化鋁可產(chǎn)生細(xì)小疏松的絮凝體;而使用分子量為2000000的陽(yáng)離子有機(jī)高分子聚合氯化鋁時(shí),情況就不同了,不但絮凝作用完全,并且形成粗大的絮凝體。