聚合氯化铝除磷的原理主要包括以下几个方面:
一、吸附作用
静电吸附:
聚合氯化铝在水中溶解后,会形成带正电荷的水解产物,如氢氧化铝胶体等。而水中的磷酸根离子带负电荷。
由于正负电荷的相互吸引,聚合氯化铝的水解产物能够吸附水中的磷酸根离子,将其从水中去除。
例如,氢氧化铝胶体表面的正电荷与磷酸根离子结合,形成较为稳定的吸附复合物。
表面络合吸附:
聚合氯化铝的水解产物表面存在许多活性位点,可以与磷酸根离子发生络合反应,形成表面络合物。
这种络合作用增强了对磷酸根离子的吸附能力,进一步提高了除磷效果。
例如,氢氧化铝胶体表面的羟基等活性基团与磷酸根离子发生络合,将其固定在胶体表面。
二、沉淀作用
形成磷酸盐沉淀:
聚合氯化铝中的铝离子与水中的磷酸根离子结合,能够形成不溶性的磷酸盐沉淀,如磷酸铝等。
这些沉淀可以通过沉淀、过滤等方式从水中分离出来,从而达到除磷的目的。
反应方程式如:Al³⁺ + PO₄³⁻ → AlPO₄↓。
共沉淀作用:
聚合氯化铝在水解过程中会形成大量的絮凝体,这些絮凝体具有较大的比表面积和吸附能力。
水中的磷酸根离子可以被吸附在絮凝体表面,并随着絮凝体的沉淀而一起从水中去除,这种现象称为共沉淀。
例如,在污水处理过程中,聚合氯化铝形成的絮凝体可以吸附并携带磷酸根离子,共同沉淀到水底。
三、絮凝作用
架桥作用:
聚合氯化铝水解产生的高分子聚合物能够在水中起到架桥作用,将水中的微小颗粒和胶体物质连接在一起,形成较大的絮凝体。
磷酸根离子被包裹在这些絮凝体中,随着絮凝体的沉淀而被去除。
例如,聚合氯化铝的高分子聚合物将水中的悬浮颗粒和磷酸根离子连接在一起,形成较大的絮凝颗粒,便于后续的沉淀分离。
卷扫作用:
当聚合氯化铝形成的絮凝体逐渐增大时,它们会在水中下沉的过程中卷扫周围的颗粒和离子,包括磷酸根离子。
这种卷扫作用进一步提高了除磷效果,使更多的磷酸根离子被去除。
例如,较大的絮凝体在下沉过程中像扫帚一样将周围的磷酸根离子卷入其中,一起沉淀下来。
聚合氯化铝通过吸附、沉淀和絮凝等多种作用机制,能够有效地去除水中的磷,从而达到净化水质的目的。