聚丙烯酰胺的吸附架桥和电中和作用

聚丙烯酰胺的吸附架桥和电中和作用
    与其他高分凝聚剂的作用机理一样，聚丙烯酰胺PAM对水中分散体主要为吸附架桥作用和电中和作用:
1、吸附架桥作用
    这是高分子聚合物所具有的特点, 由于它们有很高的聚合度, 在水溶液中可形成很长的线形分, 对固体颗粒有着强有力的吸附作用, 这些作用来源于: 范德华力、氢键力及静电引力, 对聚丙烯酰胺PAM来讲, 主要是靠氢键力。高分子凝聚剂就是借助这些力, 对悬浮液中的颗粒迸行吸附的。聚丙烯酰胺PAM的分子可在液体中展开, 其各活性部位与悬浮颗粒吸附, 在吸附的同时固体颗粒还可直接粘附在一起。这些与固体吸附的聚合分子又相互缠绕交联, 形成复杂的聚集体。
    对于吸附架桥作用来讲, 要求聚合物应有足够长的分子链。国产的聚丙烯酰胺PAM的分子量在80万~800万之间, 其分子链展开长度为12x10 4~12x10 5mμ。一般认为在200mμ以上才能有效, 但要发挥很好的吸附架桥作用, 则分子链要更一长些才好。絮凝的效果随着分子量的增加而提高, 但其溶解性能则随分子量的增加而变差。
2 、电中和作用
    各种微粒在水中形成的分散体系, 按粒径大小可分为: 真溶液(粒径<1mμ) , 胶体(粒径1~100mμ, 粗粒(粒径>100mμ), 在污水处理中常遇到的处理对象是胶体及粗粒。粗粒在溶液中可自然沉降, 而胶体则可长期保持其悬浮稳定状态。胶体为什么能保持悬浮稳定性, 可用双电层模型解释。胶核微粒本身带有一定电性, 由于其吸引带异电荷的反离子, 使得靠近微粒表面处的反离子浓度高, 随距离的增大, 反离字浓度逐渐降低, 形成双电层(即吸附层与扩散层)如图3

    扩散层的厚度远大于吸附层, 一般为吸附层的几十倍至数百倍, 所以尽管胶体微粒伺存在着相互的引力, 并在液体中不断地进行着布朗运动, 有着碰撞的机率, 但是由于扩散层的隔离作用, 使得微粒间所具有的引力达不到相互作用的距离, 不能产生凝聚现象。
    扩散层为一不稳定层, 随着胶团的不断运动及溶液中离子浓度的不同, 其厚度亦在变化。吸附层则是一稳定层, 它与原始电荷的电位差称ζ电位, ζ电位愈大标志着扩散层愈厚。要想脱除胶休的稳定性, 可采用投加与微粒本身电荷相反的电解质, 达到降低二电位, 压缩双电层的作用, 使得微粒在运动过程中足以使其引力发挥有效作用距离,而产生凝聚现象。
    以往的混凝过程大都采用高价金属离子, 近年来由于阳离子型的高分子凝聚剂的发展, 使得在中和电荷的作用中也发挥了显著效应。概括起来, 非离子聚丙烯酰胺和弱阴离子聚丙烯酰胺, 以吸附架桥作用为主, 而阳离子型的则兼有中和电荷的作用。