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水质净化的絮凝作用机理
发布时间:2018/6/4 10:38:51 点击率:
    絮凝作用机理
    分散在水中的微粒因具有聚结稳定性和沉降稳定性而不能有效地与水分离。为破坏其聚结稳定性从而破坏其沉降稳定性,必须借助于投加絮凝剂。
    在天然水中存在的无机盐的离子或者在水处理中作为絮凝剂加入水中的无机盐可以通过数种方式影响的稳定性。一是提供反离子而达到压缩双电层厚度并降低ξ电位的作用;电解质如仅能以压缩双层厚度并降低ξ电位的方式而使溶胶脱稳。除此之外,还有一类离子与微粒间可发生所谓“专属作用”而使之脱稳。二是溶解产生的各种离子与微粒表面发生专属化学作用而达到电荷中和作用;当反离子能与胶粒表面发生“专属作用”时,会使粒子的表面电荷得到中和,同时引起ξ电位降低,从而引起絮凝的发生。所谓“专属作用”是指非静电性质的作用。在加入过量电解质时,常常发生表面电荷变号的现象,是“专属作用”最明显的证据。很明显,在“专属作用”发生的初期,静电吸引起了促进作用,但是当表面电荷变号后,反离子的进一步吸附是在克服静电排斥下发生的,这证明存在着更强的“专属作用”。
    “专属作用”对胶体稳定性的影响实际是通过对表面电荷的影响而发生的。当足够数量的反离子由于“专属作用”而吸附在表面上时,可以使离子电荷减少到某个临界值,这时静电斥力不再足以阻止粒子间的接触,于是发生絮凝。反离子的进一步吸附不但会使粒子表面电荷变号,并有可能使表面电位变的足够高,以致引起胶体的重新稳定。由专属吸附引起絮凝所需要的反离子在溶液中的浓度也称为临界絮凝浓度,记作cfc,以区别于Cf 。由专属吸附引起从新稳定所需反离子的浓度称为临界稳定浓度,记作csc,在进一步加入电解质,有可观察到絮凝的发生,这是由于离子强度的增大而引起双层的压缩所致,此时所需电解质的浓度既是上文所述临界絮凝浓度Cf,如惰性电解质一样。如此可发生一系列絮凝现象。三是由水解金属类生成沉淀物发挥卷扫网扑作用使微粒转入沉淀。在水处理中投加水解金属盐类絮凝剂进行絮凝时,若投量很大,则可能产生大量的水解沉淀物,在这些沉淀物迅速沉淀的过程,水中的胶粒会被这些沉淀物所卷扫而发生共沉降,这种絮凝作用称为卷扫絮凝。要使卷扫絮凝能够发生,除了要较高的电解质投量外,尚需较高的PH值和碱度。在发生卷扫絮凝时,若胶体粒子的浓度小,则需要投加较多的水解金属盐类,若胶体粒子的浓度较大,则需要较少的水解金属盐类。
    水处理中最常用的絮凝剂是铝盐和铁盐,如聚合氯化铝,聚合硫酸铁等。不论以何种形态投加,它们在水中都是以三价铝和三价铁的各种形态存在。为了掌握它们的絮凝机理,首先要简单地考虑这些盐类的水溶液化学,进而讨论其絮凝作用。

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