1. 응집제, 응고제, 조절제란 무엇인가요?
이러한 제제는 슬러지 프레스 여과 처리에서의 다양한 용도에 따라 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다.
응집제: 때때로 응집제라고도 불리며, 고체-액체 분리를 강화하는 수단으로 사용될 수 있으며, 1차 침전조, 2차 침전조, 부유조 및 3차 처리 또는 고도 처리 공정에 사용됩니다.
응고 보조제: 보조 응집제는 응고 효과를 강화하는 역할을 합니다.
조절제: 탈수제라고도 하며, 탈수 전 남아 있는 슬러지를 조절하는 데 사용되며, 그 종류로는 위에서 언급한 응집제와 응고제가 있습니다.
2. 응집제
응집제는 물 속에 분산된 입자의 침전 안정성과 중합 안정성을 감소시키거나 제거하고, 분산된 입자를 응집시켜 응집체로 만들어 제거할 수 있는 물질의 한 종류입니다.
응집제는 화학적 조성에 따라 무기 응집제와 유기 응집제로 나눌 수 있습니다.
무기 응집제
전통적인 무기 응집제는 저분자량 알루미늄염과 철염입니다. 알루미늄염에는 주로 황산알루미늄(AL₂(SO₄)₃·18H₂O), 명반(AL₂(SO₄)₃·K₂SO₃·24H₂O), 알루미늄산나트륨(NaALO₃)이 포함되고, 철염에는 주로 염화제이철(FeCl₃·6H₂O), 황산제일철(FeSO₄·6H₂O), 황산제이철(Fe₂(SO₄)₃·2H₂O)이 포함됩니다.
일반적으로 무기 응집제는 원료의 입수가 쉽고, 제조가 간편하며, 가격이 저렴하고, 처리효과가 적당한 특징을 가지고 있어 수처리에 널리 사용되고 있다.
무기 고분자 응집제
Al(III)과 Fe(III)의 수산기와 산소 기반 중합체는 응집체로 더욱 결합되어 특정 조건 하에서 수용액에 유지되며, 입자 크기는 나노미터 범위에 이릅니다. 이는 고농도의 결과입니다.
반응 속도와 중합 속도를 비교하면, 알루미늄 중합체의 반응은 더 온화하고 형태가 더 안정적이지만, 철의 가수분해된 중합체는 반응이 빠르고 쉽게 안정성을 잃고 침전됩니다.
무기 고분자 응집제의 장점은 황산알루미늄이나 염화제이철과 같은 기존 응집제보다 효율이 높고 유기 고분자 응집제보다 저렴하다는 것입니다. 현재 폴리염화알루미늄은 상수도, 산업 폐수, 도시 하수의 전처리, 중간처리, 고도처리 등 다양한 처리 공정에 성공적으로 사용되어 왔으며, 점차 주류 응집제로 자리 잡고 있습니다. 그러나 형태, 중합도, 그리고 이에 따른 응집-응집 효과 측면에서 무기 고분자 응집제는 여전히 기존 금속염 응집제와 유기 고분자 응집제 사이에 위치합니다.
폴리염화알루미늄(PAC), MSDS 폴리염화알루미늄(CAS 번호 1327-41-9), 폴리염화알루미늄(PAC), 수처리용 화학 물질, 폴리염화알루미늄(PAC)은 화학식 ALn(OH)mCl3n-m을 갖습니다. PAC는 물 속 점토질 불순물(다중 음전하)의 콜로이드 전하를 크게 감소시킬 수 있는 다가 전해질입니다. 상대 분자량이 크고 흡착력이 강하기 때문에 형성되는 플록이 더 크고, 응집 및 침전 성능이 다른 응집제보다 우수합니다.
폴리염화알루미늄은 중합도가 높아 첨가 후 빠른 교반을 통해 플록 형성 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 폴리염화알루미늄 PAC는 수온의 영향을 덜 받으며, 수온이 낮을 때 효과적으로 작용합니다. 물의 pH 값을 적게 낮추고 적용 가능한 pH 범위가 넓어(pH=5~9 범위에서 사용 가능) 알칼리제를 첨가할 필요가 없습니다. PAC의 사용량이 적고, 생성되는 진흙의 양도 적으며, 사용, 관리 및 운영이 편리하고 장비 및 파이프라인 부식성이 적습니다. 따라서 PAC는 수처리 분야에서 황산알루미늄을 점차 대체하는 추세이며, 가격이 기존 응집제보다 높다는 단점이 있습니다.
또한 용액화학의 관점에서 보면,PAC 폴리알루미늄 클로라이드알루미늄염의 가수분해-중합-침전 반응 공정의 반응 속도론적 중간 생성물로, 열역학적으로 불안정합니다. 일반적으로 액상 PAC 제품은 단기간 사용해야 하며(고체 제품은 안정적인 성능을 보이므로), 장기간 보관이 가능합니다. 무기염(예: CaCl₂, MnCl₂ 등)이나 고분자(예: 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드 등)를 첨가하면 PAC의 안정성을 향상시키고 응집력을 높일 수 있습니다.
생산 공정 측면에서, PAC 제조 공정에 하나 또는 여러 개의 서로 다른 음이온(SO42-, PO43- 등)을 도입하면 중합을 통해 중합체 구조 및 형태 분포를 어느 정도 변경할 수 있어 PAC의 안정성과 효능을 향상시킬 수 있습니다. PAC 제조 공정에 Fe3+ 등의 다른 양이온 성분을 도입하면 Al3+와 Fe3+를 단계적으로 가수분해 중합하여 복합 응집제 폴리알루미늄 철을 얻을 수 있습니다.
유기 고분자 응집제
합성 유기 고분자 응집제는 대부분 폴리프로필렌과 폴리에틸렌, 예를 들어 폴리아크릴아미드와 폴리에틸렌이민입니다. 이러한 응집제는 모두 수용성 선형 거대분자이며, 각 거대분자는 하전된 작용기를 포함하는 여러 개의 반복 단위로 구성되어 있어 폴리전해질이라고도 합니다. 양전하를 띤 작용기를 포함하는 것은 양이온성 폴리전해질이고, 음전하를 띤 작용기를 포함하는 것은 음이온성 폴리전해질입니다. 음이온성 폴리전해질은 양전하도 음전하도 갖지 않는 작용기를 가지며, 비이온성 폴리전해질이라고 합니다.
현재 가장 널리 사용되는 고분자 응집제는 음이온성이며, 물 속 음전하를 띤 콜로이드 불순물의 응집을 돕는 역할만 합니다. 음이온성 응집제는 단독으로 사용할 수 없고, 알루미늄염이나 철염과 함께 사용하는 경우가 많습니다. 양이온성 응집제는 응집과 응집을 동시에 수행할 수 있으며 단독으로 사용되기 때문에 빠르게 발전하고 있습니다.
현재 우리나라에서는 폴리아크릴아미드 비이온성 고분자가 더 많이 사용되고 있으며, 철염 및 알루미늄염과 함께 사용하는 경우가 많습니다. 철염 및 알루미늄염이 콜로이드 입자에 미치는 전기적 중화 효과와 고분자 응집제의 우수한 응집 기능을 활용하여 만족스러운 처리 효과를 얻을 수 있습니다. 폴리아크릴아미드는 적은 양으로 응집이 빠르고, 응집력이 크며, 응집력이 강한 플록을 형성한다는 특징을 가지고 있습니다. 현재 우리나라에서 생산되는 합성 유기 고분자 응집제의 80%가 이 제품입니다.
폴리아크릴아미드 PAM, 폴리전해질 용도, 폴리전해질 양이온 분말, 양이온성 폴리전해질, 양이온성 고분자, 양이온성 폴리아크릴아미드는 가장 널리 사용되는 합성 유기 고분자 응집제이자 폴리전해질이며, 때로는 응집제로도 사용됩니다. 폴리아크릴아미드의 생산 원료는 폴리아크릴로니트릴(CH2=CHCN)입니다. 특정 조건 하에서 아크릴로니트릴은 가수분해되어 아크릴아미드를 형성하고, 아크릴아미드는 현탁 중합을 통해 폴리아크릴아미드를 얻습니다. 폴리아크릴아미드는 수용성 수지이며, 생성물은 특정 농도의 과립상 고체 및 점성 수용액입니다.
물 속에 존재하는 폴리아크릴아미드의 실제 형태는 랜덤 코일입니다. 랜덤 코일은 특정 입자 크기와 표면에 아미드기를 가지고 있기 때문에, 그에 상응하는 가교 및 흡착 능력을 발휘할 수 있습니다. 즉, 특정 입자 크기와 특정 응집 능력을 갖습니다.
그러나 폴리아크릴아미드는 긴 사슬이 코일 형태로 말려 있어 가교 범위가 작습니다. 두 아미드기가 연결된 후에는 상호 작용이 상쇄되어 두 흡착 자리가 손실되는 것과 같습니다. 또한, 일부 아미드기가 코일 구조에 둘러싸여 있어 내부가 물 속 불순물 입자와 접촉하여 흡착할 수 없어 흡착 능력을 충분히 발휘할 수 없습니다.
연결된 아미드기를 다시 분리하고 숨겨진 아미드기를 외부로 노출시키기 위해, 사람들은 무작위 코일을 적절히 연장하고, 심지어 긴 분자 사슬에 양이온이나 음이온을 가진 기를 추가하여 흡착 및 가교 능력과 전기 이중층의 전기적 중화 및 압축 효과를 향상시키려고 노력합니다. 이러한 방식으로 PAM을 기반으로 다양한 특성을 가진 일련의 폴리아크릴아미드 응집제 또는 응집제가 개발됩니다.
3.응고제
폐수의 응집 처리에서 단일 응집제만으로는 좋은 응집 효과를 얻을 수 없는 경우가 있으며, 응집 효과를 향상시키기 위해 보조제를 첨가해야 하는 경우가 많습니다. 이 보조제를 응집 보조제라고 합니다. 일반적으로 사용되는 응집제로는 염소, 석회, 활성규산, 골아세틸화합물, 알긴산나트륨, 활성탄, 그리고 다양한 점토가 있습니다.
일부 응집제는 응집 자체에는 관여하지 않지만, 응집 조건을 조절하고 개선함으로써 응집제가 응집 효과를 내도록 돕는 역할을 합니다. 일부 응집제는 플록 형성에 관여하고, 플록의 구조를 개선하며, 무기 응집제에 의해 생성된 미세하고 느슨한 플록을 거칠고 조밀한 플록으로 만들 수 있습니다.
4. 컨디셔너
탈수제라고도 하는 조절제는 무기 조절제와 유기 조절제의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 무기 조절제는 일반적으로 진공 여과 및 슬러지의 판형 및 프레임형 여과에 적합하고, 유기 조절제는 원심 탈수 및 벨트 필터 탈수에 적합합니다.
5. 관계응집제, 응고제 및 컨디셔너
탈수제는 슬러지가 탈수되기 전에 첨가되는 약제, 즉 슬러지의 개량제입니다. 따라서 탈수제와 개량제는 같은 의미입니다. 탈수제 또는 개량제의 사용량은 일반적으로 슬러지 건조 고형분 중량에 대한 백분율로 계산됩니다.
응집제는 하수 중의 부유 고형물을 제거하는 데 사용되며, 수처리 분야에서 중요한 역할을 합니다. 응집제의 사용량은 일반적으로 처리 대상 물의 단위 부피당 첨가되는 양으로 표시됩니다.
탈수제(조절제), 응집제, 그리고 응집 보조제의 투입량을 투입량이라고 합니다. 이 물질들은 하수 처리에서는 응집제로, 잉여 오니 처리에서는 조절제 또는 탈수제로 사용될 수 있습니다.
응집제는 수처리 분야에서 응집제로 사용될 때 응집제라고 합니다. 과잉 슬러지 처리에서는 일반적으로 응집제라고 부르지 않고, 통칭하여 개질제 또는 탈수제라고 합니다.
를 사용할 때응집제물 속 부유 고형물의 양이 제한되어 있기 때문에 응집제와 부유 입자가 완전히 접촉할 수 있도록 충분한 시간적 여유를 두고 혼합 및 반응 시설을 갖춰야 합니다. 예를 들어, 혼합에는 수십 초에서 수 분이 소요되고, 반응에는 15분에서 30분이 소요됩니다. 슬러지를 탈수할 경우, 일반적으로 슬러지에 개량제를 첨가한 후 탈수기로 유입되는 순간부터 수십 초밖에 걸리지 않습니다. 즉, 응집제와 동등한 혼합 과정만 거치고 반응 시간은 없으며, 경험적으로도 개량 효과는 체류 시간이 길어질수록 증가하다가 시간이 지남에 따라 감소하는 것으로 나타났습니다.
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게시 시간: 2022년 7월 9일