激光散射技术及其对絮凝剂分子特性检测和性能研究-彭玉鸽

激光散射技术及其对絮凝剂分子特性检测和性能研究彭玉鸽黄耀熊(暨南大学生物医学工程系,广州510632)摘要本文提出一种将激光散射技术应用于对絮凝剂性能研究的方法。综述了利用该技术可实现对絮凝剂胶体分子粒径、形态结构、粒径分布和重均分子量的精确测量,论述了激光散射技术在絮凝剂沉降性能的研究及絮凝剂改进提高方面的重要作用。关键词絮凝剂激光散射重均分子量回转粒径ThetechniqueoflaserlightscatteringandthestudyonpropertiesofflocculantsPengYugeHuangYaoxiong(DepartmentofBiomedicalEngineering,JinanUniversity,Guangzhou510632)AbstractThetechniqueoflaserlightscatteringisintroducedtostudythepropertiesofflocculants.Theweightaveragemolecularweight,thediffusioncoefficient,boththehydrodynamicandgyrationradii,andtheshapeoftheflocculationparticlescanbedeterminedbylaserlightscattering.Accordingly,laserlightscatter-ingtechniqueisbelievedtobeasuitablemethodforevaluatingthepropertyofflocculants.Keywordsflocculants;laserlightscattering;molecularweight;particlesize1引言随着工业化的发展和人们生活水平的提高,水环境污染问题日益突出,进行污水处理工作,改善人类居住环境,提高人们生活饮用水水质,是当前环境工作者的重要课题。深化水处理药剂的性能研究,是提高水处理效果的首要任务和当前研究的热点。絮凝剂作为一种水处理药剂被广泛应用于饮用水、工业用水的净化处理中。水处理中常用的絮凝剂是铝盐和铁盐,硫酸铝是1884年由美国开发的,迄今为止一直是较为常用的絮凝剂之一[1]。随着水处理技术的发展,絮凝剂品种已发展到除无机铝盐、无机铁盐外,还有无机高分子絮凝剂、高分子聚合物等品种。我国絮凝剂的现行技术要求主要包括有效物含量、铁(Fe)含量、重金属(以Pb计)含量、水不容物含量、水含量等。随着绿色环保产品的开发,微生物絮凝剂的应用和研究也正不断深入。以往对絮凝剂的研究主要以加药前后废水各项指标对比来评价其性能优劣。研究侧重于分析原水的水温、水力等外界条件对絮凝剂混凝效果及沉降性能的影响,并做正交分析实验,以确定该种絮凝剂的适宜投加温度、最佳投加量和适用酸碱度,并从絮凝的四大机理来研究和开发新品种:即压缩双电层,降低动电位(ξ)的机理;吸附电中和作用的机理;吸附架桥联接作用和沉淀物卷扫作用机理[2—5]。强化混凝多采用联合加药或加入适当浓度的电解质来获得更好的去除效果。随着环境的日益复杂化和人们对饮水水质要求的提高,这种常规的混凝工艺已不能满足要求。我们期望透彻研究各种影响因素对絮凝效果的作用机理和影响关系,特别是絮凝剂自身形态结构对絮凝作用的影响。但到目前为止,还缺乏对此方面的研究报道,为此,本文介绍激光散射技术及其对絮凝剂分子的研究方法。激光散射法(LS)是一种研究高分子凝聚态结构特别是球晶的有效方法[6]。它可在对被测量样通讯联系人第3卷第3期环境污染治理技术与设备Vol.3,No.32002年3月TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControlMar.,2002品无扰的情况下,测定絮凝剂颗粒的大小和分布、成团性能与结构、分子量等参数。通过分析这些参数,可以评价絮凝剂的有关性能,并对絮凝剂的改进提高起指导作用。2静态光散射技术用于对絮凝剂分子量、回转半径和第二维里系数的测量高分子量是有机合成絮凝剂最基本的性能参数,对污染物沉降分离用絮凝剂的选择要求测量其分子量的大小。所以絮凝剂分子量大小常作为衡量絮凝剂好坏的一个标准。分子量对絮凝效果有显著影响,一般情况下,絮凝剂分子量越大,其链节上所含有的有效官能团越多,对悬浮液中微粒的絮凝效率也随之增加。当絮凝剂分子量过大,由于线状聚合物太长,在溶液中不易伸展,降低了官能团与微粒的接触,从而影响絮凝效果。分子量与沉降速度的关系实验显示:絮凝剂分子量在200—900万范围内,随着分子量的增加,沉降速度逐渐升高,当分子量超过900万时,如果分子量再加大,则出现上述因线状高分子不能充分伸展,沉降速度逐渐降