从PAC的作用机制来看,PAC属于无机高分子絮凝剂,溶解于水后会快速解离,生成大量高价多核羟基铝络离子,典型如[Al_{13}O_4(OH)_{24}]^{7+}。这类络离子带有强正电荷,而污水中的悬浮胶体颗粒(如泥沙颗粒、有机胶体、微生物菌体等)通常因表面吸附离子或基团而带有负电荷,颗粒间的静电斥力使其稳定分散在水体中,难以自然沉降。当PAC投加后,高价铝络离子会通过压缩双电层和电中和两种方式破坏胶体的稳定性:一方面,铝络离子会吸附在胶体颗粒表面,压缩颗粒周围的双电层厚度,降低颗粒间的静电斥力;另一方面,高价正电荷会中和胶体颗粒表面的负电荷,使颗粒失去稳定存在的电荷基础。此时,胶体颗粒会在布朗运动的作用下相互碰撞,形成粒径较小、结构松散的微絮体。但单独使用PAC时,微絮体的沉降速度较慢,且对水体中细小颗粒的捕集能力有限,处理后出水的悬浮物浓度难以达到较高标准。
聚丙烯酰胺(PAM)作为有机高分子絮凝剂,其分子链长度可达数万至数十万,且分子链上带有大量活性官能团,根据官能团类型可分为阴离子型、阳离子型和非离子型。在与PAC协同使用时,PAM的作用主要体现在吸附架桥和网捕卷扫两个方面。当PAC完成胶体脱稳并形成微絮体后,投加PAM时,其分子链上的活性官能团会迅速吸附在微絮体表面,而PAM的长分子链则会延伸至水体中,捕捉周围其他的微絮体,将多个分散的微絮体连接在一起,形成大粒径的絮体。这种“架桥”作用能让絮体的粒径在短时间内大幅增长,同时使絮体结构变得更加密实。此外,PAM的长分子链在水体中还会形成网状结构,通过网捕卷扫作用,将水体中未被PAC捕捉的细小颗粒裹挟进絮体中,进一步提升对污染物的去除效率。
两者协同作用的优势还体现在药剂投加量的优化上。单独使用PAC时,为了达到理想的絮凝效果,往往需要投加较大剂量,这不仅会增加处理成本,还可能导致水体中铝离子残留超标;而单独使用PAM时,由于无法有效中和胶体颗粒的电荷,絮凝效果较差。协同投加时,PAC仅需投加少量即可完成胶体脱稳,PAM则以较低剂量实现絮体的凝聚,两者的投加量均能显著降低,同时还能加快絮体沉降速度,缩短沉淀池的停留时间,提升水处理系统的处理负荷。
综上所述,PAC与PAM的协同作用是“电荷中和-架桥凝聚”的组合过程,通过无机絮凝剂与有机絮凝剂的优势互补,实现了水处理效率与处理效果的双重提升,因此被广泛应用于市政污水、工业废水处理以及自来水净化等领域。

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