絮凝剂原理综合讲义 ppt课件
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▪ 但有如下现象与电荷中和理论不一致：
1.絮凝范围随分子量增加而增加 2.在OFC下电泳迁移不为零 3.在OFC下不同聚合物的絮凝速度明显不同 4.絮凝速度明显大于简单的盐
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
• 聚合物浓度的影响
絮
凝
效A
B
果
CFC OFC
C
RSC
聚合物浓度
RSC：再稳定浓度 OFC：最适絮凝浓度 CFC：临界絮凝浓度 A:非絮凝区， B:絮凝 区， C:稳定区
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
• 聚合物分子量的影响
絮 凝 速 度
3 21 聚合物浓度
内容
前言
絮凝剂的重要性 絮凝剂在国内外的现状
絮凝剂的定义和分类 絮凝机理
絮凝影响因素
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－胶体颗粒
<1nm
1~1000nm 1000~10 5nm >10 5 nm
分散剂
分散质
絮凝剂原理综合讲义
观察体系构成
• 絮凝应用于悬浮体系和胶体溶液，目的是 加快固液分离速度，提高分离效率。对于 较长时间可以静置沉淀的悬浮液可用阴离 子或低离子度的阳离子，对于胶体溶液一 般用阳离子。
线性效果最好，环状或者支链结构絮凝效果差。 官能团多，电荷密度高，絮凝效果差。 官能团过少，电荷密度低，对电荷的中和作用不利。
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝的因素
絮凝剂用量
▪ 有个最佳值-
分离方法和工艺设计的影响
▪ 不同的分离方法对絮凝效果有不同的要求
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
• 吸附等温线（聚合物吸附量与聚合物浓度的关系） 和区段密度 1.低亲和吸附等温线：聚合物吸附量随聚合物浓 度增加而增加。吸附量随分子量和离子强度增加 而增加。 2.高亲和吸附等温线：在低聚合物浓度下，聚合 物几乎定量吸附。中性和具有相反电荷的聚合物， 但有相同电荷的聚合物也常有。吸附量与分子量 和离子强度关系较弱。主要与聚合物的结构、离 子化强度及颗粒电荷密度有关。
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－电中和
＋＋＋ + －+ ＋＋ +
＋+ ＋ + －+ +++
胶体表面带大量电荷，
扩散层相排斥，使胶体 稳定。
＋
＋
－
－
＋
＋Fra Baidu bibliotek
＋ －
－＋
＋
＋
胶体颗粒表面上的电荷被 中和，随着絮凝剂的不断 加入，表面电荷被中和的 越来越多，Z电位不断降 低，排斥能不断下降，最 终当颗粒间以吸引力为主 产生絮凝沉淀。
电
泳
1
122
迁 移
log(聚合物浓度)
虚线：pH4.4； 实线：pH5.8；1:MW20,000；
2:MW1,000,000
横线：零迁移
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
▪ 使用阳离子聚合物絮凝阴离子颗粒的简单电 荷中和絮凝作用，应有：
1.不同分子量聚合物的OFC相同 2.在OFC时，絮凝颗粒的电泳迁移为零
聚合物分子量：1:5,000; 2:50,000; 3:150,000
OFC基本与聚合物分子量无关。分子量增大，絮凝范 围扩宽（即 RSC增加，CFC降低）。在OFC下絮 凝上清液的浊度随聚合物分子量增加而降低。
影响絮凝效果的因素
• 聚合物浓度的影响:用阳离子聚合物进行絮凝时的电泳
迁移情况：浓度低于CFC，带负电荷的颗粒悬浮物稳定；浓 度低于或接近OFC，电荷发生逆转；超过RSC，带正电荷 的颗粒稳定。
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
3.电解质浓度：当使用中性与相同电荷的聚 合物时，吸附随电解质浓度增加而增加； 电荷相反时，情况复杂。
• 低电解质浓度：当聚合物与颗粒电荷高时， 聚合物在颗粒表面相互作用强，构型如A。
• 高电解质浓度：当聚合物与颗粒电荷低时， 相互作用弱，聚合物在颗粒上的构型如B。
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－同种电荷物质的桥连
－ －－－
－－－－ ＋－＋＋－－－－ ＋＋＋－－－－ ＋＋＋ ＋＋ －－－－ ＋＋＋
－－－－ ＋＋ －－－－ －
正电荷区域吸 引阴离子絮凝 剂的羧基官能 团，结合成絮 体。
晶体颗粒表面电荷
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－卷扫作用 残留悬浮微粒
絮状沉淀物
原水 中悬 浮物
絮凝剂原理综合讲义
絮凝剂原理综合讲义
絮凝剂原理综合讲义
絮凝剂原理综合讲义
絮凝剂的分类
絮凝剂
无机絮凝剂
有机絮凝剂
无机低分子 AS AC KAL(SO4)2
FS FC FeCL2
无机高分子
聚铝 PAC PAS 聚铁 PFC PFS
人工合成 阴、阳、非
絮凝剂原理综合讲义
天然有机高分子 絮凝剂
影响絮凝的因素
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－架桥
环式架桥
尾式架桥
列车式架桥
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－异种电荷物质的桥连
＋
＋ －－ ＋
＋
－
－
带负电荷的胶体颗粒与带正电荷的阳离子絮凝剂的 桥连。电中和＋桥连，电中和后，通过库仑引力使 胶体脱稳。
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－异种电荷物质的桥连
＋
＋ －－ ＋
＋
－
－
带负电荷的胶体颗粒与带正电荷的阳离子絮凝剂的 桥连。电中和＋桥连，电中和后，通过库仑引力使 胶体脱稳。
▪ PH值 ▪ 温度 ▪ 搅拌速度和时间 ▪ 性质和结构 ▪ 分子量 ▪ 用量 ▪ 分离方法和工艺设计
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝的因素
搅拌速度和时间
太快，容易搅碎絮体，小颗粒难以沉淀。 太慢，絮体不能充分接触，不利于捕捉颗粒。 以40~80r/min，搅拌时间以2~4min为宜。
高分子絮凝剂的性质和结构的影响
沉淀物卷扫作用
絮凝剂原理综合讲义
有机高分子絮凝剂列举
• 阳离子絮凝剂 丙烯酰氨－甲基丙烯酸乙酯基氯化铵共聚物 丙烯酰氨－丙烯酸乙酯基三甲基铵硫酸甲酯共聚物 聚二甲基二烯丙基氯化铵 聚亚胺
• 阴离子絮凝剂 聚丙烯酸钠 聚苯乙烯磺酸钠
• 非离子型絮凝剂 聚乙烯醇 聚乙烯甲基醚 聚氧化乙烯 聚丙烯酰氨
絮凝剂原理综合讲义
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
在弱作用力下吸附的聚合物量比强作用力 的大些
A
B
这种情况因颗粒和聚合物的电荷密度而改变， pH改变引起颗粒和聚合物的电荷密度变化， 造成吸附量增加或减少。
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
• 根据Schulzc—Hardy法则：反离子的 价数越高，即凝聚能力越强，阳离子 对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序为： Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+， 在工业常用的凝聚剂电解质有 AlCl3.2H2O﹑CaCl2 ﹑Na2HPO4.12H2O等。
1.絮凝范围随分子量增加而增加 2.在OFC下电泳迁移不为零 3.在OFC下不同聚合物的絮凝速度明显不同 4.絮凝速度明显大于简单的盐
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
• 聚合物浓度的影响
絮
凝
效A
B
果
CFC OFC
C
RSC
聚合物浓度
RSC：再稳定浓度 OFC：最适絮凝浓度 CFC：临界絮凝浓度 A:非絮凝区， B:絮凝 区， C:稳定区
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
• 聚合物分子量的影响
絮 凝 速 度
3 21 聚合物浓度
内容
前言
絮凝剂的重要性 絮凝剂在国内外的现状
絮凝剂的定义和分类 絮凝机理
絮凝影响因素
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－胶体颗粒
<1nm
1~1000nm 1000~10 5nm >10 5 nm
分散剂
分散质
絮凝剂原理综合讲义
观察体系构成
• 絮凝应用于悬浮体系和胶体溶液，目的是 加快固液分离速度，提高分离效率。对于 较长时间可以静置沉淀的悬浮液可用阴离 子或低离子度的阳离子，对于胶体溶液一 般用阳离子。
线性效果最好，环状或者支链结构絮凝效果差。 官能团多，电荷密度高，絮凝效果差。 官能团过少，电荷密度低，对电荷的中和作用不利。
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝的因素
絮凝剂用量
▪ 有个最佳值-
分离方法和工艺设计的影响
▪ 不同的分离方法对絮凝效果有不同的要求
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
• 吸附等温线（聚合物吸附量与聚合物浓度的关系） 和区段密度 1.低亲和吸附等温线：聚合物吸附量随聚合物浓 度增加而增加。吸附量随分子量和离子强度增加 而增加。 2.高亲和吸附等温线：在低聚合物浓度下，聚合 物几乎定量吸附。中性和具有相反电荷的聚合物， 但有相同电荷的聚合物也常有。吸附量与分子量 和离子强度关系较弱。主要与聚合物的结构、离 子化强度及颗粒电荷密度有关。
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－电中和
＋＋＋ + －+ ＋＋ +
＋+ ＋ + －+ +++
胶体表面带大量电荷，
扩散层相排斥，使胶体 稳定。
＋
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＋
＋Fra Baidu bibliotek
＋ －
－＋
＋
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胶体颗粒表面上的电荷被 中和，随着絮凝剂的不断 加入，表面电荷被中和的 越来越多，Z电位不断降 低，排斥能不断下降，最 终当颗粒间以吸引力为主 产生絮凝沉淀。
电
泳
1
122
迁 移
log(聚合物浓度)
虚线：pH4.4； 实线：pH5.8；1:MW20,000；
2:MW1,000,000
横线：零迁移
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
▪ 使用阳离子聚合物絮凝阴离子颗粒的简单电 荷中和絮凝作用，应有：
1.不同分子量聚合物的OFC相同 2.在OFC时，絮凝颗粒的电泳迁移为零
聚合物分子量：1:5,000; 2:50,000; 3:150,000
OFC基本与聚合物分子量无关。分子量增大，絮凝范 围扩宽（即 RSC增加，CFC降低）。在OFC下絮 凝上清液的浊度随聚合物分子量增加而降低。
影响絮凝效果的因素
• 聚合物浓度的影响:用阳离子聚合物进行絮凝时的电泳
迁移情况：浓度低于CFC，带负电荷的颗粒悬浮物稳定；浓 度低于或接近OFC，电荷发生逆转；超过RSC，带正电荷 的颗粒稳定。
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
3.电解质浓度：当使用中性与相同电荷的聚 合物时，吸附随电解质浓度增加而增加； 电荷相反时，情况复杂。
• 低电解质浓度：当聚合物与颗粒电荷高时， 聚合物在颗粒表面相互作用强，构型如A。
• 高电解质浓度：当聚合物与颗粒电荷低时， 相互作用弱，聚合物在颗粒上的构型如B。
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－同种电荷物质的桥连
－ －－－
－－－－ ＋－＋＋－－－－ ＋＋＋－－－－ ＋＋＋ ＋＋ －－－－ ＋＋＋
－－－－ ＋＋ －－－－ －
正电荷区域吸 引阴离子絮凝 剂的羧基官能 团，结合成絮 体。
晶体颗粒表面电荷
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－卷扫作用 残留悬浮微粒
絮状沉淀物
原水 中悬 浮物
絮凝剂原理综合讲义
絮凝剂原理综合讲义
絮凝剂原理综合讲义
絮凝剂原理综合讲义
絮凝剂的分类
絮凝剂
无机絮凝剂
有机絮凝剂
无机低分子 AS AC KAL(SO4)2
FS FC FeCL2
无机高分子
聚铝 PAC PAS 聚铁 PFC PFS
人工合成 阴、阳、非
絮凝剂原理综合讲义
天然有机高分子 絮凝剂
影响絮凝的因素
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－架桥
环式架桥
尾式架桥
列车式架桥
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－异种电荷物质的桥连
＋
＋ －－ ＋
＋
－
－
带负电荷的胶体颗粒与带正电荷的阳离子絮凝剂的 桥连。电中和＋桥连，电中和后，通过库仑引力使 胶体脱稳。
絮凝剂原理综合讲义
絮凝机理－异种电荷物质的桥连
＋
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带负电荷的胶体颗粒与带正电荷的阳离子絮凝剂的 桥连。电中和＋桥连，电中和后，通过库仑引力使 胶体脱稳。
▪ PH值 ▪ 温度 ▪ 搅拌速度和时间 ▪ 性质和结构 ▪ 分子量 ▪ 用量 ▪ 分离方法和工艺设计
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝的因素
搅拌速度和时间
太快，容易搅碎絮体，小颗粒难以沉淀。 太慢，絮体不能充分接触，不利于捕捉颗粒。 以40~80r/min，搅拌时间以2~4min为宜。
高分子絮凝剂的性质和结构的影响
沉淀物卷扫作用
絮凝剂原理综合讲义
有机高分子絮凝剂列举
• 阳离子絮凝剂 丙烯酰氨－甲基丙烯酸乙酯基氯化铵共聚物 丙烯酰氨－丙烯酸乙酯基三甲基铵硫酸甲酯共聚物 聚二甲基二烯丙基氯化铵 聚亚胺
• 阴离子絮凝剂 聚丙烯酸钠 聚苯乙烯磺酸钠
• 非离子型絮凝剂 聚乙烯醇 聚乙烯甲基醚 聚氧化乙烯 聚丙烯酰氨
絮凝剂原理综合讲义
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
在弱作用力下吸附的聚合物量比强作用力 的大些
A
B
这种情况因颗粒和聚合物的电荷密度而改变， pH改变引起颗粒和聚合物的电荷密度变化， 造成吸附量增加或减少。
絮凝剂原理综合讲义
影响絮凝效果的因素
• 根据Schulzc—Hardy法则：反离子的 价数越高，即凝聚能力越强，阳离子 对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序为： Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+， 在工业常用的凝聚剂电解质有 AlCl3.2H2O﹑CaCl2 ﹑Na2HPO4.12H2O等。