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上述三種物質都可以用來提高鹽基度,聚合鋁與氫氧化鈉、碳酸鈉、石灰水反應的摩爾比分別為 1∶1,1∶0.5,1∶0.5,堿的化合價越高,分子量越小,提高相同值的鹽基度時所用的堿量就越小,另外生成的副產物氯化鈉或氯化鈣無法與聚合氯化鋁分離。它們不僅會降低聚合物中的有效成分,還會增大固體產品的吸濕性和后處理的難度。因此在調整鹽基度時要求加入的堿應盡可能含較多的氫氧根,同時引入的副產物盡量少,保證不會引起聚合氯化鋁性能的變化。鋁酸鈉是一種含鋁的弱堿,也可以用來調整聚合氯化鋁的鹽基度:
2.5Al2(OH)2Cl4+NaAl(OH)4=3Al(OH)3Cl3+NaCl(4)
由上述反應可知,利用鋁酸鈉調整可將聚合氯化鋁的產量提高16.7%,而副產物氯化鈉的量僅是氫氧化鈉和碳酸鈉的40% 。因此用鋁酸鈉調整鹽基度是比較理想的。
聚合氯化鋁 吸附電中和
吸附電中和作用指粒表面對異號離子,異號膠粒或鏈狀離分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用,由于這種吸附作用中和了它的部分電荷,減少了靜電斥力,因而容易與其它顆粒接近而互相吸附。此時靜電引力常是這些作用的主要方面,但在不少的情況下,其它的作用了超過靜電引力。
舉例來說,用Na+與十二烷基銨離子(C12H25NH3+)去除帶負電荷的碘化銀溶液造成的濁度,發現同是一價的有機離子脫穩的能力比Na+大得多,Na+過量投加不會造成膠粒再穩,而有機離子則不然,超過一定投置時能使膠粒發生再穩現象,說明膠粒吸附了過多的反離子,使原來帶的負電荷轉變成帶正電荷。鋁鹽、鐵鹽投加量高時也發生再穩現象以及帶來電荷變號。上面的現象用吸附電中和的機理解釋是很合適的。
吸附架橋作用
吸附架橋作用機理主要是指高分子物質與膠粒的吸附與橋連。還可以理解成兩個大的同號膠粒中間由于有一個異號膠粒而連接在一起。高分子絮凝劑具有線性結構,它們具有能與膠粒表面某些部位起作用的化學基團,當高聚合物與膠粒接觸時,基團能與膠粒表面產生特殊的反應而相互吸附,而高聚物分子的其余部分則伸展在溶液中,可以與另一個表面有空位的膠粒吸附,這樣聚合物就起了架橋連接的作用。假如膠粒少,上述聚合物伸展部分粘連不著第二個膠粒,則這個伸展部分遲早還會被原先的膠粒吸附在其他部位上,這個聚合物就不能起架橋作用了,而膠粒又處于穩定狀態。高分子絮凝劑投加量過大時,會使膠粒表面飽和產生再穩現象。已經架橋絮凝的膠粒,如受到劇烈的長時間的攪拌,架橋聚合物可能從另一膠粒表面脫開,重又卷回原所在膠粒表面,造成再穩定狀態。
、物料計算與調整方法
設低鹽基度聚合氯化鋁的指標為:Al2O3為18%,鹽基度B為40%,根據聚合氯化鋁的分子式Al2(OH)nCl6-n可知:B=n/6×=40%,則n=2.4。因此分子式為Al2(OH)2.4Cl3.6,根據鹽基度定義和方程式(5) ,在達到要調整的鹽基度B時, 物料的定量反應關系式(6)式計算:B=n+6m/3(2+2m)×
如果調整后鹽基度 B=70% , 則B=n+6m/3(2+2m)×=70% ,解出 m= 1
因此,以鹽基度40%的聚合氯化鋁與鋁屑作用的反應方程式為:
Al2(OH)2.4Cl3.6+2Al+6H2O →Al4(OH)8.4Cl3.6+3H2↑(7)
提高聚合氯化鋁鹽基度方法
從理論上分析了用氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉和鋁酸鈉提高聚合氯化鋁鹽基度的可行性, 同時對各種方法的利弊進行了對比分析。重點對應用鋁屑提高聚合氯化鋁鹽基度的方法進行了理論分析, 不僅增加了聚合氯化鋁的有效成份含量, 同時給出了各物料間的定量關系, 完全可以指導生產。
1、聚合氯化鋁
無機高分子聚合氯化鋁與傳統鋁鹽和鐵鹽混凝劑相比, 具有投量小、絮凝體形成速度快、顆粒密實、沉降速度快等特點, 廣泛應用于工業用水、飲用水及污水處理方面, 取得了良好的經濟效益和社會效益。
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