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胶体的脱稳与凝聚

访问:时间:2017/8/12 16:42:34

胶体颗粒保持分散的悬浮状态的特征称为胶体的稳定性。

胶体能保持稳定主要有两个原因:首先,由于同类的胶体微粒电性相同,它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒;其次,带电荷的胶粒和反向离子都能于周围的水分子发生水化作用。形成一层水化壳,也阻碍各胶粒的聚合。一种胶体的胶粒带电越多;其ζ电位就越大;扩散层中反离子越多,水化作用也越大,水化层也越厚,因此扩散层也越厚,稳定性越强。

胶体因ζ电位降低或消除,从而失去稳定性的过程称为脱稳。脱稳的脱粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚。未经脱稳的胶体也可形成大的颗粒,这种现象称为絮凝。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳、凝聚或絮凝。按机理,混凝可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕四种。

一,压缩双电层机理

由胶体粒子的双电层结构可知,反离子的浓度在胶粒表面处最大,并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布,最终与溶液中离子浓度相等。

二,吸附电中和机理

胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用,由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷,减少了静电斥力,降低了ζ电位,使胶体的脱稳和凝聚易于发生。此时静电引力常是这些作用的主要方面。

三,吸附架桥机理

吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力合氢键力等作用下,通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥联的过程。

在废水处理中,对高分子絮凝剂投加量及搅拌时间和强度都应严格控制,如投加量过大时,一开始微粒就被若干高分子链包围,而无空白部位去吸附其他的高分子链,结果造成胶粒表面饱和产生再稳现象。已经架桥絮凝的胶粒,如受到剧烈的长时间的搅拌,架桥聚合物可能从另一胶粒表面脱开,重又卷回原所在的胶粒表面,造成再稳定状态。

显然,在吸附桥联过程中,胶粒并不一定要脱稳,也无需直接接触。这个机理可解释非离子型或带同号电荷的离子型高分子絮凝剂得到好的絮凝效果的现象。

四,沉淀物网捕机理

当采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐作凝聚剂时,当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物或带金属碳酸盐时,水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕。水中胶粒本身可作为这些沉淀所形成的核心时,凝聚剂最佳投加量与被除去物质的浓度成正比,即胶粒越多,金属凝聚剂投加量越少。

就整个混凝过程而言,微小颗粒一般总是先进行异向絮凝,待粒径增大后,随即进行同向絮凝。混合时尽管搅拌强度大,但由于粒径小,同向絮凝速度仍远小于异向絮凝速度。混合时的剧烈搅拌主要是为了使混凝剂与废水达到快速。均匀的混合,同向絮凝在混凝中往往起决定作用。

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