聚合氯化鋁絮凝劑凈水性能研究 總結(jié)：

摘要: 聚合氯化鋁絮凝劑是一種無機(jī)高分子混凝劑，由于氫氧根離子的架橋作用和多價(jià)陰離子的聚合作用而生產(chǎn)的分子量較大、電荷較高的無機(jī)高分子水處理藥劑。通過考察聚合氯化鋁絮凝劑添加量，沉降時(shí)間等因素，以濁度為主要考察指標(biāo)，研究其對其凈水效果的影響。實(shí)驗(yàn)表明，聚合氯化鋁加量為5 g/100mL時(shí)絮凝效果最佳，適量的絮凝劑可以中和表面的電荷，使粒子之間的斥力降低，使絮凝聚集。沉降時(shí)間控制在1 h左右最佳，當(dāng)沉降到達(dá)一定時(shí)間時(shí)，過量的絮凝會吸附于脫穩(wěn)顆粒表面，產(chǎn)生“膠體保護(hù)”作用，引起顆粒重新穩(wěn)定，從而導(dǎo)致濁度升高。

綱要：

1. 前言無機(jī)絮凝劑具有復(fù)合品種多、生產(chǎn)方法多、原料來源多等優(yōu)點(diǎn) [1] [2] ，尤其是無機(jī)高分子絮凝劑效果好、絮凝快、殘留離子少，因而在水處理中大批應(yīng)用。聚合態(tài)鐵鹽、鋁鹽主要通過Fe3+、Al3+的水解產(chǎn)物使水中微小顆粒物脫穩(wěn)，凝聚成懸浮顆粒，這些顆粒經(jīng)吸附架橋作用形成較大絮團(tuán)，在沉降過程中起到粘附卷掃的作用，絮凝效果十分明顯。將制備的土漿靜置40 min，未出現(xiàn)分層或沉淀即可備用。抽取距離液面2 cm處上清液，測定其相應(yīng)的濁度 [5] [6] 。3. 結(jié)果與討論3.1. 絮凝劑用量對絮凝效果的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。(1) 聚合氯化鋁反應(yīng)前 (2) 聚合氯化鋁反應(yīng)后Figure 1. Comparison image of flocculation before and after the reaction of polyaluminum chloride圖1. 聚合氯化鋁反應(yīng)絮凝前后對比圖聚合氯化鋁不同加量下的濁度如圖2所示，從圖2可以看出，聚合氯化鋁加量是5 g/100mL時(shí)絮凝效果最佳，其原因是：微粒表面帶有相同性質(zhì)的電荷，在體系中加入絮凝劑，可以中和表面的電荷，使粒子之間的斥力降低，絮凝聚集。當(dāng)用量過少的時(shí)候，產(chǎn)生的絮體變得很小，難以聚集，經(jīng)過過濾后會影響水的質(zhì)量；當(dāng)用量過多的時(shí)候，微粒的表面被大量的分子飽和，絮凝劑也因此失去吸附架橋作用。Figure 2. Turbidity of polyaluminum chloride at different dosage圖2. 聚合氯化鋁不同加量下的濁度3.2. 絮凝效果隨沉降時(shí)間的變化規(guī)律不同沉降時(shí)間下的濁度變化結(jié)果如圖3所示。當(dāng)沉降時(shí)間到達(dá)一定時(shí)，過量的絮凝會吸附于脫穩(wěn)顆粒表面，產(chǎn)生“膠體保護(hù)”作用，引起顆粒重新穩(wěn)定，從而導(dǎo)致濁度升高。2) 無機(jī)聚合氯化鋁絮凝劑的沉降時(shí)間不宜過長或者過短，1 h左右效果最好。

內(nèi)容：

1. 前言無機(jī)絮凝劑具有復(fù)合品種多、生產(chǎn)方法多、原料來源多等優(yōu)點(diǎn) [1] [2] ，尤其是無機(jī)高分子絮凝劑效果好、絮凝快、殘留離子少，因而在水處理中大批應(yīng)用

無機(jī)高分子絮凝劑，主要包括聚鐵類和聚鋁類 [3] [4]

聚合態(tài)鐵鹽、鋁鹽主要通過Fe3+、Al3+的水解產(chǎn)物使水中微小顆粒物脫穩(wěn)，凝聚成懸浮顆粒，這些顆粒經(jīng)吸附架橋作用形成較大絮團(tuán)，在沉降過程中起到粘附卷掃的作用，絮凝效果十分明顯

聚合氯化鋁適用PH值范圍較廣，顆粒大、沉降速度快，廣泛用于生活飲用水，生活污水、以及工業(yè)廢水的處理

本文從聚合氯化鋁絮凝劑對水基鉆井液的影響條件著手，優(yōu)選出效果較佳時(shí)的絮凝條件

2. 實(shí)驗(yàn)方法2.1. 標(biāo)準(zhǔn)土漿的制備膨潤土漿的制備：取35 g膨潤土粉，加入300 mL自來水

在200 r/min下攪拌10 min，靜置30 min即可使用

根據(jù)現(xiàn)有土漿的濃度計(jì)算自來水的用量

使用10%以上膨潤土漿制備標(biāo)準(zhǔn)土漿，將經(jīng)過稱量的自來水加入土漿中，在1000 ± 100 r/min下攪拌5 min

將制備的土漿靜置40 min，未出現(xiàn)分層或沉淀即可備用

濁度實(shí)驗(yàn)(燒杯實(shí)驗(yàn))：通過絮凝杯罐實(shí)驗(yàn)來檢測絮凝劑的絮凝效果

將模擬水樣轉(zhuǎn)移至1000 mL的燒杯中，投加絮凝劑和助凝劑CaCl2 (10%, w/v)或僅投加絮凝劑

先以200 r/min的速度攪拌30 s，再以100 r/min的慢速攪拌2 min，之后靜置30 min

抽取距離液面2 cm處上清液，測定其相應(yīng)的濁度 [5] [6]

其中濁度去除率的計(jì)算公式：濁度去除率=(原水濁度－處理后濁度)/原水濁度×100%絮凝沉降方法可以廣泛使用的因素之一是選擇合適的絮凝劑，它主要是比對在相同的實(shí)驗(yàn)條件下不同絮凝劑對所處理水的效果 [7] [8]

2.2. 絮凝劑用量的優(yōu)化設(shè)置絮凝劑溶液加量為50 mL，固定膨潤土溶液的pH = 7.0，溫度25℃，助凝劑氯化鈣加量是1 mL，沉降時(shí)間為1 h

分別對硫酸鐵、氯化鋁、聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵進(jìn)行不同加量的實(shí)驗(yàn) [9] ，按照燒杯實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別測定濁度

2.3. 沉降時(shí)間的改變對絮凝效果的影響每組實(shí)驗(yàn)固定高嶺土溶液100 ml，聚合氯化鋁加量為5 g，助凝劑為1 ml，溫度為25℃，調(diào)節(jié)pH值為7.0

在實(shí)驗(yàn)中，控制沉降時(shí)間分別是0 min、10 min、30 min、40 min、1 h、1.5 h、2 h、3 h，按照燒杯實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測定濁度

3. 結(jié)果與討論3.1. 絮凝劑用量對絮凝效果的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果如

圖1所示











(1) 聚合氯化鋁反應(yīng)前 (2) 聚合氯化鋁反應(yīng)后

Figure 1. Comparison image of flocculation before and after the reaction of polyaluminum chloride

圖1. 聚合氯化鋁反應(yīng)絮凝前后對比

圖聚合氯化鋁不同加量下的濁度如

圖2所示，從

圖2可以看出，聚合氯化鋁加量是5 g/100mL時(shí)絮凝效果最佳，其原因是：微粒表面帶有相同性質(zhì)的電荷，在體系中加入絮凝劑，可以中和表面的電荷，使粒子之間的斥力降低，絮凝聚集

當(dāng)用量過少的時(shí)候，產(chǎn)生的絮體變得很小，難以聚集，經(jīng)過過濾后會影響水的質(zhì)量；當(dāng)用量過多的時(shí)候，微粒的表面被大量的分子飽和，絮凝劑也因此失去吸附架橋作用



Figure 2. Turbidity of polyaluminum chloride at different dosage

圖2. 聚合氯化鋁不同加量下的濁度3.2. 絮凝效果隨沉降時(shí)間的變化規(guī)律不同沉降時(shí)間下的濁度變化結(jié)果如

圖3所示

Figure 3. The turbidity at different settlement times

圖3. 不同沉降時(shí)間下的濁度濁度隨沉降時(shí)間的不同而改變，從數(shù)據(jù)中看出，溶液濁度呈先快速降低再緩慢升高的趨勢

當(dāng)把絮凝劑加入高嶺土溶液進(jìn)行充分的攪拌后，整個(gè)溶液還處于不平穩(wěn)的狀況，不利于絮體的沉降

當(dāng)靜置時(shí)間逐漸增加，溶液變的相對穩(wěn)定，絮團(tuán)也開始慢慢下沉，上層清液逐漸清澈，沒有大量雜質(zhì)存在，絮凝效果好

可以看出1 h左右時(shí)濁度變化很小，絮體的沉降高度基本無變化，因此最佳沉降時(shí)間應(yīng)該控制在1 h左右

原因是：沉降時(shí)間不足時(shí)，形成的絮體較小，因密度與水相接近，難以沉降，濁度相對較高

隨著沉降時(shí)間的逐漸延長，絮體增大，可以逐漸沉降，濁度降低

當(dāng)沉降時(shí)間到達(dá)一定時(shí)，過量的絮凝會吸附于脫穩(wěn)顆粒表面，產(chǎn)生“膠體保護(hù)”作用，引起顆粒重新穩(wěn)定，從而導(dǎo)致濁度升高

4. 結(jié)論

1) 通過對聚合氯化鋁進(jìn)行加量分析，得出聚合氯化鋁加量是5 g/100mL時(shí)，絮凝效果最佳

2) 無機(jī)聚合氯化鋁絮凝劑的沉降時(shí)間不宜過長或者過短，1 h左右效果最好

基金項(xiàng)目山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(ZR2017PEE003)；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目(201710449045)

參考文獻(xiàn)

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