煤泥的絮凝、凝聚和助滤安徽理工

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1、第八章煤泥的絮凝、凝聚和助滤利用加入化学药剂，使煤泥水中的悬浮物以较大颗粒或松散絮团的形式沉降分离的方法叫混凝处理，它是目前煤泥水深度澄清的主要手段之一。采用无机混凝剂进行的混凝处理一般称为凝聚；用高分子化合物作混凝剂进行的混凝处理一般称为絮凝。对于经过分级或浓缩得到的产物，通过采用化学药剂——助滤剂，来提高过滤机和压滤机的脱水效果8.1凝聚和絮团8.1.1胶体分散体系胶体分散体系是指一种或几种物质（分散相）均匀分散在另一种物质（分散介质）中而构成的体系。煤泥水悬浮液可以认为是一个胶体分散体系。虽然通常指的胶体分散体系的组成微粒粒度在1～100μm之间8.1.2胶体体系的稳定性

2、胶体体系具三个基本性质：有多相性、高度分散性聚集不稳定性。从热力学角度看，由于胶体体系界面自由能很大，分散颗粒有自动趋于聚集状态的倾向，所以它是一个热力学不稳定体系。但实际上一般胶体体系是相当稳定的。(一)动力学稳定性动力学稳定性可视为颗粒对抗重力的能力。分散相的每个颗粒均受到两个相反力的作用：引起沉降的重力和阻碍沉降的扩散力（布朗运动）。扩散力比值和颗粒的分散度有关，粒度越大，所受扩散力的影响越小，沉降速度越快。(二)聚集稳定性聚集稳定性是体系保持其颗粒分散性的能力，它是胶体分散体系保持稳定性状态的主要原因，一般用胶体颗粒表面双电层现象和溶剂化作用等来解释。1.胶体颗粒表面双

3、电层作用2.颗粒表面的溶剂化作用8.1.3胶体微细粒稳定性理论（DLVO理论）它是由Derjaguin、Landan、Verwey、Overbeek四人在20世纪40年代提出的。该理论以溶胶粒子间的范德华引力和静电斥力为基础，二者合力的大小和方向决定胶体体系的稳定性。通常认为胶粒子间的作用力主要是多分子间的范德华引力和静电斥力。范德华引力指的是颗粒间的相互作用力，它是色散力、极性力和诱导偶极力之和。胶体颗粒间的静电斥力是由于它周围的双电层在颗粒接近时相互作用产生的。用胶粒间的位能来说明胶体的稳定性，即溶胶粒子之间的位能V为吸引位能VA和相斥位能VR之和，即V=VA+VR（4-1

4、）假设溶胶粒子为球形，根据胶体颗粒间的范德华引力和静电斥力的计算公式计算出吸引位能VA和相斥位能VR，然后以位能V对胶体颗粒间距离H作图，得出图称为综合位能曲线。图4-4综合位能曲线8.1.4无机电解质的聚沉作用根据DLVO理论，无机电解质凝聚剂的凝聚机理，主要是浓缩凝聚和中和凝聚。浓缩凝聚主要是指由于双电层受到压缩，导致胶粒失去稳定性，而中和凝聚是指在压缩双电层的同时，φ0下降，导致胶粒失去稳定性。8.2高分子絮凝剂8.2.1絮凝剂的分类、结构和性质(一)无机高分子絮凝剂常见的无机高分子絮凝剂有活性硅酸、腐殖酸钠和碱式氯化铝等(二)天然高分子絮凝剂主要有各种淀粉及其残渣、藻类

5、、动植物胶类等(三)合成高分子絮凝剂通常，合成高分子絮凝剂都是水溶性的高分子化合物，包括聚合电解质和非离子聚合物两大类，根据分子键上活性基团所带电荷符号又可将聚合电解质分为三类：阴离子型——在水中电离成一般的阳离子和大得多的阴离子团；阳离子型——在水中电离成一般的阴离子和大得多的阳离子团；双离子型——在水中电离出大量的阴、阳离子团。下面以聚丙烯酰胺及衍生物为例，介绍不同离子型絮凝剂。非离子型阴离子型聚丙烯酰胺的制法聚丙烯酰胺的制取目前主要采用催化剂水合法：n为聚合度，为高分子聚合物的结构单元数目。目前生产的非离子型聚丙烯酰胺产品，其分子量在300万～1000万之间改性反应通常通

6、过改性反应来增强聚丙烯酰胺的作用或适应不同的用途，常见的改性反应有以下几种。①水解反应②胺甲基反应③GCAM接枝共聚絮凝剂8.2.2高分子絮凝剂作用机理一般认为高分子絮凝剂的作用有以下几种形式：架桥作用、电性中和作用、吸附作用、网捕絮凝作用。1.高分子絮凝剂的吸附架桥作用2.高聚物电解质的电性中和作用高聚物的吸附特点：（1）如高聚物在吸附颗粒表面生成络合物，此时的吸附力以化学键力为主。（2）阳离子聚电解质能够克服静电斥力，被吸附在负电荷固体表面上，这不完全是高聚物分子的熵效应，还和其他的作用力（如范德华引力、氢键力）等有关。（3）氢键力导致高聚物在颗粒表面的吸附，通常是牢固的，

7、因为1mol的氢键力虽然很弱，但如果一个分子的链上有很多氢键力，其总和就会很可观。（4）微量的Ca2+或其他二价阳离子吸附于胶体颗粒表面后，对高聚物分子往往起“结合点”作用。（5）吸附过程往往是不可逆的。（6）吸附量随分子量的增大而减少。（7）高聚物和溶剂间存在竞争吸附。(三)高聚物絮凝作用（1）起絮凝作用的高分子化合物通常都是链状结构。（2）任何絮凝剂都有一个最佳用量（3）一般絮凝剂分子量越大，其“架桥”作用越强，絮凝效率越高。（4）高分子化合物的基团性质和絮凝有关。（5）高分子絮凝剂同天