聚丙烯酰胺絮凝剂双电层压缩机理

 在进行水处理之前，必须了解废水水质，多数污水水中悬浮物/胶体颗粒微小、表面水化和带电使其具有稳定性，高分子絮凝剂聚丙烯酰胺投加到水中后，水解成带电胶体与其周围的离子组成双电层结构的胶团。采用投药后快速搅拌的方式，促进水中胶体杂质颗粒与絮凝剂水解成的胶团的碰撞机会和次数，保证形成絮凝体矾花的碰撞和增长。水中的杂质颗粒在絮凝剂的作用下首先失去稳定性，然后相互凝聚成尺寸较大的颗粒，再在分离设施中沉淀下去或漂浮上来。
 
 搅拌产生的速度梯度G和搅拌时间T的乘积GT可以间接表示在整个反应时间内颗粒碰撞的总次数，通过改变GT值可以控制混凝反应效果。一般控制GT值在104～105之间，考虑到杂质颗粒浓度对碰撞的影响，可以用GTC值作为表征混凝效果的控制参数，其中C表示污水中杂质颗粒的质量浓度，而且建议GTC值在100左右。
    促使絮凝剂迅速向水中扩散，并与全部废水混合均匀的过程就是混合。水中的杂质颗粒与絮凝剂作用，通过压缩双电层和电中和等机理，失去或降低稳定性，生成微絮粒的过程称为凝聚。凝聚生成微絮粒在架桥物质和水流的搅动下，通过吸附架桥和沉淀物网捕等机理成长为大絮体的过程称为絮凝。混合、凝聚和絮凝合起来称为混凝，混合过程一般在混合池中完成，凝聚和絮凝在反应池中进行。
     混凝作用是复杂的物理、化学过程，一般认为混凝作用是凝聚和絮凝两个作用过程。凝聚是指胶体颗粒脱稳并形成细小的凝聚体的过程；聚丙烯酰胺絮凝是指胶体脱稳后（或由于高分子物质的吸附架桥作用）聚结成大颗粒絮体的过程。在水处理过程中，通过向水中投加混凝剂或絮凝剂以破坏溶胶的稳定性，使水中的胶体和悬浮物颗粒絮凝成较大的絮凝体而从水中分离出来，以达到水质净化的目的，这种方法称之为混凝沉淀法。根据混凝剂的化学成分和性质，混凝剂还可分为无机混凝剂、有机混凝剂和微生物絮凝剂三大类。无机混凝剂有无机小分子混凝剂（阳离子混凝剂、阴离子混凝剂）和无机高分子混凝剂（铝盐无机高分子混凝剂、铁盐无机高分子混凝剂、硅酸金属盐及复合混凝剂），有机絮凝剂有合成高分子絮凝剂（阳离子型絮凝剂、阴离子型絮凝剂、非离子型絮凝剂）和天然高分子改性絮凝剂。目前得到广泛认可的混凝剂的作用机理主要有四种：双电层压缩机理、吸附电中和作用机理、吸附架桥作用机理和卷扫（网铺）机理。聚丙烯酰胺.双电层压缩机理：
 
   所谓压缩双电层是指向胶体分散系中投加可产生高价反离子的电解质，通过增大溶液中反离子浓度，降低扩散层厚度，使胶体粒子的ξ电位降低的过程。胶体结构中，胶粒表面的反离子浓度由里向外逐渐降低，直至与溶液中的离子浓度相平衡。当向溶液中投加无机混凝剂时，溶液中离子浓度增大，扩散层的厚度将由图上的减小至。由于扩散层厚度的减小，电位相应降低，胶粒间的相互排斥力相应减小，并且由于距离靠近使得吸引力增加，此时吸引力占优势，总势能下降为负值。根据压缩双电层的机理，无论溶液中的电解质步吸附可能使粒子表面电位变得足够高，引起胶体的重新稳定。例如铝盐或铁盐投加量高时发生再稳现象。吸附架桥机理：吸附架桥也叫吸附桥联，是指在悬浮液中加入链状高分子化合物，由于其架桥作用而使悬浮液中的胶体粒子脱稳的现象。高分子化合物一般都具有很长的分子链，如常用的聚丙烯酰胺（PAM），每个分子长度可达3.5um,且链上有很多能够通过静电键合、氢键键合和共价键键合作用在颗粒表面进行吸附的活性基团。