1. 응집제, 응고제 및 조절제는 무엇입니까?
이러한 약제는 슬러지 압착 여과 처리에서의 용도에 따라 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다.
응집제: 응고제로도 불리며, 고체-액체 분리를 강화하는 수단으로 사용될 수 있으며, 1차 침전조, 2차 침전조, 부유조 및 3차 처리 또는 고도 처리 공정에 사용됩니다.
응집 보조제: 보조 응집제는 응집 효과를 향상시키는 역할을 합니다.
컨디셔너: 탈수제라고도 하며, 탈수 전에 남은 슬러지를 처리하는 데 사용됩니다. 종류에는 앞서 언급한 응집제 및 응고제가 포함됩니다.
2. 응집제
응집제는 물에 분산된 입자의 침전 안정성 및 중합 안정성을 감소시키거나 제거하여, 분산된 입자들이 응집되어 덩어리를 형성하고 제거되도록 하는 물질입니다.
화학적 조성에 따라 응집제는 무기 응집제와 유기 응집제로 나눌 수 있다.
무기 응집제
전통적인 무기 응집제는 저분자량 알루미늄염과 철염입니다. 알루미늄염은 주로 황산알루미늄(AL2(SO4)3∙18H2O), 명반(AL2(SO4)3∙K2SO4∙24H2O), 알루민산나트륨(NaALO3)을 포함하고, 철염은 주로 염화제2철(FeCL3∙6H2O), 황산제1철(FeSO4∙6H2O), 황산제2철(Fe2(SO4)3∙2H2O)을 포함합니다.
일반적으로 무기 응집제는 원료 조달이 용이하고, 제조가 간단하며, 가격이 저렴하고, 처리 효과가 적당하다는 특징을 가지고 있어 수처리 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
무기 고분자 응집제
Al(III) 및 Fe(III)의 수산기 및 산소 기반 중합체는 응집체로 더욱 결합되어 특정 조건 하에서 수용액에 유지되며 입자 크기는 나노미터 범위가 됩니다. 고용량 투여 결과.
반응 속도와 중합 속도를 비교해 보면, 알루미늄 중합체의 반응은 더 온화하고 형태가 더 안정적인 반면, 철의 가수분해 중합체는 반응 속도가 빠르고 안정성을 쉽게 잃어 침전물이 생성됩니다.
무기 고분자 응집제의 장점은 황산알루미늄이나 염화제2철과 같은 기존 응집제보다 효율이 높고 유기 고분자 응집제보다 저렴하다는 점에 있습니다. 현재 폴리알루미늄클로라이드는 상수도, 산업폐수, 도시하수 처리 등 전처리, 중간처리, 고처리 공정에 성공적으로 사용되어 주류 응집제로 자리 잡고 있습니다. 그러나 형태, 중합도, 그에 따른 응집 효과 측면에서 무기 고분자 응집제는 여전히 기존 금속염 응집제와 유기 고분자 응집제 사이의 중간적인 위치에 있습니다.
폴리알루미늄 클로라이드(PAC, MSDS, CAS 번호 1327 41 9, 수처리용 화학물질, 폴리알루미늄 클로라이드)는 화학식 ALn(OH)mCL3n-m을 갖는 다가 전해질입니다. PAC는 물 속 점토질 불순물(다중 음전하)의 콜로이드 전하를 현저히 감소시킬 수 있습니다. 분자량이 크고 흡착 능력이 강하기 때문에 형성되는 응집물이 더 크며, 응집 및 침전 성능이 다른 응집제보다 우수합니다.
폴리염화알루미늄(PAC)은 중합도가 높아 첨가 후 빠르게 교반하면 응집물 형성 시간을 크게 단축할 수 있습니다. PAC는 수온의 영향을 적게 받고 저온에서도 효과적으로 작용합니다. 또한, 물의 pH를 낮추는 정도가 적고 적용 가능한 pH 범위가 넓어(pH 5~9) 알칼리제를 첨가할 필요가 없습니다. PAC는 사용량이 적고 침전물 발생량도 적어 사용, 관리 및 운영이 편리하며, 장비 및 배관 부식성도 낮습니다. 이러한 장점으로 인해 PAC는 수처리 분야에서 황산알루미늄을 점차 대체할 것으로 예상되지만, 기존 응집제보다 가격이 높다는 단점이 있습니다.
또한 용액화학적 관점에서 볼 때,PAC 폴리염화알루미늄PAC는 알루미늄염의 가수분해-중합-침전 반응 과정에서 생성되는 중간 생성물로, 열역학적으로 불안정합니다. 일반적으로 액체 PAC 제품은 단기간 내에 사용해야 합니다(고체 제품은 성능이 안정적이며 장기간 보관이 가능합니다). CaCl2, MnCl2 등의 무기염이나 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드 등의 고분자를 첨가하면 PAC의 안정성을 향상시키고 응집력을 높일 수 있습니다.
제조 공정 측면에서, PAC 제조 공정에 하나 또는 여러 가지의 다른 음이온(예: SO42-, PO43- 등)을 도입하면 중합 반응을 통해 고분자 구조 및 형태 분포를 어느 정도 변화시킬 수 있어 PAC의 안정성과 효능을 향상시킬 수 있습니다. 또한, PAC 제조 공정에 Fe3+와 같은 다른 양이온 성분을 도입하여 Al3+와 Fe3+가 단계적으로 가수분해 중합되도록 하면 복합 응집제인 폴리알루미늄철을 얻을 수 있습니다.
유기 고분자 응집제
합성 유기 고분자 응집제는 주로 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 계열 물질로, 폴리아크릴아미드와 폴리에틸렌이민 등이 있다. 이러한 응집제는 모두 수용성 선형 고분자이며, 각 고분자는 전하를 띤 작용기를 포함하는 여러 개의 반복 단위로 구성되어 있어 고분자 전해질이라고도 불린다. 양전하를 띤 작용기를 포함하는 것은 양이온성 고분자 전해질이고, 음전하를 띤 작용기를 포함하는 것은 음이온성 고분자 전해질이며, 양전하와 음전하를 모두 띠지 않는 것은 비이온성 고분자 전해질이라고 한다.
현재 가장 널리 사용되는 고분자 응집제는 음이온성 응집제로, 물 속 음전하를 띤 콜로이드 불순물의 응집을 돕는 역할만 할 수 있습니다. 단독으로는 사용하기 어렵고, 알루미늄염이나 철염과 함께 사용하는 경우가 많습니다. 반면 양이온성 응집제는 응집과 응집 방지 작용을 동시에 수행할 수 있어 단독으로 사용 가능하기 때문에 빠르게 발전해 왔습니다.
현재 우리나라에서는 비이온성 고분자인 폴리아크릴아미드가 많이 사용되고 있으며, 이는 철염 및 알루미늄염과 함께 사용되는 경우가 많습니다. 철염 및 알루미늄염의 콜로이드 입자에 대한 전기적 중화 효과와 고분자 응집제의 우수한 응집 기능을 활용하여 만족스러운 처리 효과를 얻고 있습니다. 폴리아크릴아미드는 사용량이 적고, 응고 속도가 빠르며, 크고 단단한 응집물을 형성하는 특징이 있습니다. 현재 우리나라에서 생산되는 합성 유기 고분자 응집제의 80%가 이 제품입니다.
폴리아크릴아미드(PAM), 고분자 전해질, 양이온성 고분자 분말, 양이온성 고분자 전해질, 양이온성 고분자, 양이온성 폴리아크릴아미드는 가장 널리 사용되는 합성 유기 고분자 응집제 및 고분자 전해질이며, 때로는 응고제로도 사용됩니다. 폴리아크릴아미드의 생산 원료는 폴리아크릴로니트릴(CH2=CHCN)입니다. 특정 조건에서 아크릴로니트릴은 가수분해되어 아크릴아미드를 형성하고, 이 아크릴아미드는 현탁 중합을 통해 폴리아크릴아미드를 얻습니다. 폴리아크릴아미드는 수용성 수지이며, 생성물은 과립형 고체이거나 특정 농도의 점성 수용액입니다.
물 속에서 폴리아크릴아미드가 실제로 존재하는 형태는 무작위 코일입니다. 이 무작위 코일은 일정한 입자 크기를 가지고 있으며 표면에 아미드기가 존재하기 때문에 상응하는 가교 및 흡착 능력을 발휘할 수 있습니다. 즉, 특정 입자 크기일 때 일정한 응집 능력을 갖습니다.
그러나 폴리아크릴아미드의 긴 사슬이 코일 형태로 말려 있기 때문에 가교 범위가 좁습니다. 두 개의 아미드기가 연결되면 상호 작용이 상쇄되어 두 개의 흡착 부위가 사라지는 것과 같습니다. 또한, 코일 구조 내부에 있는 일부 아미드기는 물 속의 불순물 입자와 접촉하여 흡착할 수 없으므로 흡착 능력을 충분히 발휘하지 못합니다.
연결된 아미드기를 다시 분리하고 숨겨진 아미드기를 외부로 노출시키기 위해, 무작위 코일을 적절히 확장하거나, 긴 분자 사슬에 양이온 또는 음이온을 가진 작용기를 첨가하여 흡착 및 가교 능력, 전기적 중화 효과, 전기 이중층 압축 효과를 향상시키려는 시도가 이루어지고 있다. 이러한 방식으로, PAM을 기반으로 다양한 특성을 지닌 폴리아크릴아미드계 응집제 또는 응고제가 개발되고 있다.
3.응고제
폐수 응집 처리에서 단일 응집제만으로는 충분한 응집 효과를 얻기 어려운 경우가 있으며, 이때 응집 효과를 향상시키기 위해 보조제를 첨가해야 합니다. 이러한 보조제를 응집 보조제라고 합니다. 일반적으로 사용되는 응집제로는 염소, 석회, 활성 규산, 골접착제, 알긴산나트륨, 활성탄 및 각종 점토 등이 있습니다.
일부 응집제는 그 자체로는 응집 작용을 하지 않지만, 응집 조건을 조절하고 개선함으로써 응집 보조제의 응집 효과를 증진시키는 역할을 합니다. 또한 일부 응집제는 응집물 형성에 참여하고, 응집물의 구조를 개선하며, 무기 응집 보조제가 생성하는 미세하고 느슨한 응집물을 굵고 단단한 응집물로 만들기도 합니다.
4. 컨디셔너
탈수제라고도 하는 슬러지 조절제는 무기 조절제와 유기 조절제의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 무기 조절제는 일반적으로 슬러지 진공 여과 및 판형 여과에 적합하고, 유기 조절제는 슬러지 원심 탈수 및 벨트 필터 탈수에 적합합니다.
5. 관계응집제, 응고제 및 조절제
탈수제는 슬러지 탈수 전에 첨가하는 물질, 즉 슬러지 조절제이므로 탈수제와 조절제는 같은 의미입니다. 탈수제 또는 조절제의 투입량은 일반적으로 슬러지 건조 고형물 중량의 백분율로 계산됩니다.
응집제는 하수에서 부유 물질을 제거하는 데 사용되며 수처리 분야에서 중요한 역할을 합니다. 응집제의 투입량은 일반적으로 처리할 물의 단위 부피당 첨가량으로 표시됩니다.
탈수제(조절제), 응집제 및 응고 보조제의 투입량을 투입량이라고 부를 수 있습니다. 동일한 약제를 하수 처리에서는 응집제로, 과잉 슬러지 처리에서는 조절제 또는 탈수제로 사용할 수 있습니다.
응집제는 수처리 분야에서 응집응집제로 사용될 때 응집제라고 불립니다. 그러나 과잉 슬러지 처리에 있어서는 동일한 응집제를 일반적으로 응집제라고 부르지 않고, 조절제 또는 탈수제라고 통칭합니다.
사용할 때응집제물 속 부유 고형물의 양이 제한적이기 때문에 응집제와 부유 입자 간의 완전한 접촉을 위해서는 혼합 및 반응 설비에 충분한 시간이 필요합니다. 예를 들어, 혼합에는 수십 초에서 수분이 소요되고, 반응에는 15분에서 30분이 소요됩니다. 슬러지 탈수 시, 일반적으로 슬러지에 컨디셔너를 첨가한 후 탈수기에 투입되기까지 수십 초밖에 걸리지 않습니다. 즉, 응집제 처리는 혼합 과정만으로 이루어지고 반응 시간은 없습니다. 또한 경험적으로 컨디셔닝 효과는 체류 시간이 길어질수록 증가하는 반면, 반응 시간은 길어질수록 감소하는 것으로 나타났습니다.
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게시 시간: 2022년 7월 9일