(一)混凝剂

应用于水质净化中的混凝剂应符合混凝效果良好、对人体无害、使用方便、货源充 足、价格低廉的基本要求。

混凝剂种类较多,归纳起来有无机盐类混凝剂和高分子凝聚剂两大类。

1.无机盐类混凝剂

在无机盐类混凝剂中,应用最广的是铝盐和铁盐。前者主要有硫酸铝、明矾及铝酸钠等;后者主要有三氯化铁、硫酸亚铁及硫酸铁等。当前,铝酸钠和硫酸铁在我国很少应用。此外,碳酸镁作为循环剂使用的混凝剂在国外也有使用。

无机盐类混凝剂尽管品种和性能各不相同,但它们的作用机理于硫酸铝基本相似,即 利用高价金属离子的水解聚合物起混凝作用。不过,化学反应条件和聚合度有所不同。

(1)硫酸铝。硫酸铝产品有精制和粗制两种。精制硫酸铝为白色结晶体,比重约为 1.62,三氧化二铝含量不小于15%,不溶杂质含量不大于0.3%,价格较贵。粗制硫酸铝中三氧化二铝的含量不少于14%,不溶杂质含量不大于24%,价格较低,但质量不稳定, 且因不溶杂质含量多,增加了药液配置和废渣排除的操作麻烦。明矾是硫酸铝和硫酸钾的复盐,为无色或白色晶体,比重1.76,硫酸铝的含量约10. 6%,属天然矿物。明矾起混凝作用的乃是硫酸铝成分,混凝成分与硫酸铝成分一样。硫酸铝混凝效果很好,使用方便,对处理后的水质无任何不良影响。但水温较低时,硫酸铝水解困难,形成的絮凝体比较松散,效果不及铁盐。

(2)三氯化铁。三氯化铁通常是具有金属光泽的褐色结晶体,一般杂质较少,极易溶解,形成的絮凝体较紧密、易沉淀,处理低温或低浊水效果较铝盐好。但三氯化铁腐蚀性较强,且容易吸水解潮,不容易保管。

(3)硫酸亚铁。硫酸亚铁是半透明绿色晶体,俗称“绿矶”。溶解度较大,离解出的二价铁离子,据研究只能生成简单的单核配合物,故不具有三价铁盐良好的混凝作用。同时,残留与水中的二价铁离子会使处理后的水带色,且当二价铁离子与水中有色物质作用后,将生成颜色更深的溶解物。所以,使用硫酸亚铁时,应将二价铁氧化成三价铁。

2.高分子凝聚剂

高分子凝聚剂分有机和无机两类。

(1)无机高分子凝聚剂。聚合氯化铝是当前国内外研制和使用比较广泛的一种无机高分子凝聚剂,是以铝灰或含铝矿物作为原料,采用酸溶或碱溶发制而成。由于原料不同和生产工艺不同,生产规格也不一致。聚合氯化铝的混凝作用机理与硫酸铝相似。由于硫酸铝投人水中,主要是各种形态的水解聚合物发挥混凝作用。对一般负电荷不甚强的粘土胶体而言,最好以正电荷较低而聚合度很大的水解产物发挥作用;对造成色度的有机物而言,最好以正电荷较高的水解产物发挥作用。但由于影响硫酸铝化学反应的因素复杂,投入水中后要想根据不同水质控制水解聚合物的形态是不可能的。如果根据原水水质特点,在人工控制条件下,预先制成最优形态的聚合物而后投人水中,将可能发挥更好的混凝作用,人工合成聚合氯化铝正是基于此想法而被采用。

(2)有机高分子凝聚剂。有机高分子凝聚剂有天然和人工两类。人工合成的日渐增多并居主要地位。这类凝聚剂均为巨大的线性分子。每一个大分子由许多连接组成。连接间以共价键结合。每一连接即为一个单体,连接数即为聚合度,聚合度可多达数千万至数万。其分子量即为单体分子量之和。高分子凝聚剂的连接常含有带电基团,故又称为聚合电解质。例如,我国当前使用较多的聚丙烯酰胺PAM(俗称三号絮凝剂),聚合度多达2 万〜9万,相应的分子量高达150万〜600万。聚丙烯酰胺类制品在高分子凝聚剂中为数甚多。有机高分子凝聚剂的优越性能在于分子上的连接与水中胶体微粒有强烈的吸附作用。即使阴离子型高聚物,对负电胶体也具有吸附作用。阳离子型高聚物的吸附作用尤为强烈,而且在吸附同时,多负电胶体还起电中和脱稳作用。故阳离子型高聚物作为凝聚剂尤为合适。阴离子型高聚物对未经脱稳胶体而言,由于静电斥力碍于吸附架桥作用的充分发挥,通常作为通凝剂使用。非离子型高聚物可作为凝聚剂,也可作为助凝剂。

(二)助凝剂

助凝剂是指为改善混凝效果而投加的各种辅助药剂。助凝剂种类很多,大体分为以下两类:

1.调节或改善混凝条件的药剂

当原水碱度不足而使水解困难时,可投加碱剂(通常用石灰)以提高的PH值;当原水受到严重污染、有机物过多时,可用氧化剂(通常用氯气)以破坏有机物干扰;当采用硫酸亚铁时,可用氯气将亚铁氧化成高价铁。这类碱剂和氧化剂本身不起混凝作用。

2.改善絮凝体结构的高分子助凝剂

当使用铝盐或铁盐凝聚剂产生的絮凝体细小而松散时,可利用高分子助凝剂的强烈吸附架桥作用,使细小松散的絮凝体变得粗大而密实。常用的高分子助凝剂有聚丙烯酰胺、活化硅酸几骨胶等。活化硅酸配合铝盐或铁盐使用效果较好,对处理低温、低浊水较为有效。但活化硅酸制造和使用较麻烦,它只能现场调制,即日使用,否则易形成冻胶。

此外,粘土和沉淀污泥等,均可作为改善絮凝体结构的助凝剂。

应当指出,这里所说的助凝剂含义较广。生产上所指的助凝剂,主要是高分子助凝剂一类。