混凝剂和助凝剂

非离子型：聚丙烯酰胺（PAM）， 聚氧化乙烯（PEO）
两性型：
使用极少
天然 淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等
微生物絮凝剂
(3) 混凝剂研究发展方向
无机复合聚合物混凝剂：
聚合硫酸铝铁（PFAS）、聚合氯化铝铁（PFAC）、聚合硫酸氯化 铁（PFSC）、聚合硫酸氯化铝（PASC）、聚合铝硅（PASi）、聚 合铁硅（PFSi）、聚合硅酸铝（PSA）、聚合硅酸铁（PSF）
第四章 混凝剂和助凝剂
混凝剂的品种目前不下二三百种，按其化 学成分可分为无机及有机两大类；按其作用分 可分为凝聚剂、絮凝剂、助凝剂；按其分子量 大小可分为低分子混凝剂、高分子混凝剂；按 其来源分为天然混凝剂、合成混凝剂。
一、混凝剂
混凝剂种类有很多，分： 无机混凝剂 品种较少，主要为铁 盐、铝盐及其聚合物 有机混凝剂 品种较多 一般水处理中常用无机类的，下面
3. 有机混凝剂
（1）天然高分子混凝剂
主要有动物胶、淀粉、甲壳素等。 特点：电荷密度小，分子量较低，且易发生降解而 失去活性。
（2）人工合成高分子混凝剂
① 阴离子型：主要含-COOM(M为H+或金属 离子)或-SO3H的聚合物，如阴离子聚丙烯酰胺 (CPAM)和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）等。
② 阳离子型：主要是含有-NH3+、-NH2+的 聚合物，如阳离子聚丙烯酰胺（APAM）等。
2、三氯化铁：FeCl3·6H2O（铁盐中最 常用的）
褐色结晶体 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 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。
3、硫酸亚铁：FeSO4·7H2O 半透明的绿色结晶体，俗称“绿
矾” 特性：Fe2+效果不如Fe3+ ；受温度影
无 铝系 硫酸铝
机
明矾
聚合氯化铝（PAC）
聚合硫酸铝（PAS）
适宜pH：5.5~8
铁系
三氯化铁 硫酸亚铁 硫酸铁（国内生产少） 聚合硫酸铁 聚合氯化铁
适宜pH：5~11，但腐蚀性 强
有 人工 阳离子型：含氨基、亚氨基的聚 国外开始增多，国内尚少 机 合成 合物
阴离子型：水解聚丙烯酰胺 （HPAM）
优形态。
（2）其性能可用碱化度B衡量
[OH ] B= 3[ Al]
如 Al4(OH)10Cl2
B= 10 83.3%
3 4
B ，越利于吸附架桥，但过高易产生 沉淀，故B=50～80%
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：
1.形成絮凝体速度快，絮凝体大而密实，沉降性 能好。
2.聚合铁
聚合硫酸铁（PFS），已投入使用 分
聚合氯化铁（PFC），正在研究
聚合硫酸铁 [Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m n<2, m>10
制作： FeSO4 氧 化 Fe2(SO4)3
氧化过程中，部分OH取代SO4→聚合硫酸铁
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 降速度快；有效的pH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 含量均降低。
介绍几种常见的。
（一）无机盐混凝剂
1、硫酸铝：Al2(SO4)·18H2O 白色结晶体，分为： 精制：Al2O3 ≮15%，不溶性杂质≯0.5%，价贵，
少用。 粗制：Al2O3 ≮14%，不溶性杂质≯2.4%，价廉，
多用。 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。 明矾 AL2(SO4)3 • K2SO4 •24H2O
2.投加量相对与无机盐类混凝剂低； 3.对原水水质适应性好，无论是低温、低浊、高
浊、高色度、有机污染等原水，均保持较稳定 的处理效果； 4.最佳混凝pH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pH值的大幅 下降，不会突然出现混凝效果很差的现象； 5.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， 处理后水的pH值和碱度变化也较小。
收卷缩状态得以伸展，吸附架桥作用增强。
R-CONH2 水解
R-COO
水解度： 酰胺基转化为羧基的百分数。控制为
30～4n0%较好。
特性：吸附架桥显著
高浊度水—絮凝剂 适用 低浊度水—助凝剂
问题：
制造复杂，价格高
单体有微毒，为安全起见，投量＜ 2mg/l
高分子混凝剂的作用： ➢ 靠氢键、静电、范德华力的作用对胶粒强烈的吸附作用。 ➢ 高聚合度的线型高分子在溶液中保持适当的伸展形状，从而发挥吸 附架桥作用，把许多细小颗粒吸附后，缠结在一起。 与其他混凝剂共同使用时的注意事项： 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。 高分子混凝剂最佳投加量的确定。 在高分子混凝剂使用时，应尽量采用较低的浓度。
响小，腐蚀性高，水中色度较高时，不 宜采用；使用时，一般采用氯化法将Fe2+ 氧化为Fe3+ ，氯和其的比例为1：8。
（二）高分子混凝剂
1.聚合氯化铝，简称PAC。
无机高分子混凝剂系Al(OH)3的中间产物， 一般为溶液。
（1）化学式：
1）聚合氯化铝：
[Al2(OH)nCl6-n]m
m——聚合度
n——OH数
③ 非离子型：所含基团未发生反应的聚合物。 如非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）和聚氧化乙烯 (PEO)等。
聚丙烯酰胺
有机高分子聚合物，也称“3#絮凝剂”， 用PAM表示。
分子结构为
—CH2 CH—
链节或单体
CONH2 酰胺基
n
链节数或聚合度
n=2～9万 m=150～600万
碱化水解：
[R-CONH2]n+χH2O+χNaOH→[R-CONH2]n-χ ·[R-COO-Na+]χ+χNH4OH
n＝１～５
ｍ≤１０
当ｎ＝５，ｍ＝２时，分子式为 Al4 (OH )10 Cl2
2）碱式氯化铝
Aln(OH)mCl3n-m 如Al6(OH)14Cl4，Al13(OH)34Cl5 溶于水后，离解
Al13(OH)34Cl5
[Al13(OH)34]5++5Cl-
由于[Al13(OH)34]5+电荷高，聚合度 高，有铝/铁-聚丙烯酰胺、聚合铝/铁-甲壳素、聚合铝/铁-天然有机 高分子、聚合铝/铁-其它合成有机高分子