石英砂在水處理領域主要是作為過濾介質來去除水中的雜質,其作用實現過程如下:
過濾原理基礎
石英砂具有多孔的結構和較大的比表麵積。當含有雜質的水通過石英砂層時,水中的懸浮物、膠體等雜質會與石英砂表麵發生接觸。
由於石英砂顆粒之間存在一定的孔隙,水流在通過這些孔隙時,較大的顆粒會被截留在石英砂表麵,從而實現初步的過濾。
具體作用過程
機械篩濾作用
當水以一定流速通過石英砂濾層時,水中粒徑較大的懸浮顆粒會被石英砂顆粒之間的孔隙所截留。這就好比用篩子過濾東西,隻有小於篩孔的顆粒才能通過,而大於篩孔的顆粒則被留在篩子上。
石英砂濾層的孔隙大小,決定了能夠截留的顆粒大小範圍,一般來說,石英砂濾層可以截留粒徑在幾微米到幾十微米之間的懸浮物。
接觸絮凝作用
對於一些粒徑較小的膠體顆粒和部分溶解性物質,它們本身難以通過機械篩濾作用被截留。但在水流通過石英砂濾層的過程中,這些顆粒會與石英砂表麵發生碰撞和接觸。石英砂表麵具有一定的粗糙度和活性,能夠吸附這些膠體顆粒,並使它們相互聚集形成較大的絮體。這個過程類似於化學中的絮凝反應,隻不過這裏的絮凝作用是由石英砂表麵的物理化學性質引發的。
此外,石英砂濾層中還可能存在一些天然的礦物質和微生物,它們也會參與絮凝過程,進一步促進膠體顆粒的聚集和沉澱。
吸附作用
石英砂表麵具有一定的吸附能力,能夠吸附水中的有機物、重金屬離子等有害物質。這種吸附作用主要是由於石英砂表麵的化學基團與水中汙染物之間的相互作用。例如,石英砂表麵的羥基(-OH)可以與某些有機物形成氫鍵,從而將有機物吸附在表麵;對於重金屬離子,石英砂表麵的金屬氧化物或氫氧化物可以與之發生離子交換或化學吸附,將其固定在濾層中。
影響水處理效果的因素
石英砂的粒徑和級配
石英砂的粒徑大小直接影響過濾的精度和水流速度。粒徑較小的石英砂可以截留更小的顆粒,但會導致水流阻力增大;粒徑較大的石英砂則相反。
合理的級配可以使石英砂濾層具有較好的孔隙結構和過濾性能,提高過濾效率。
水流速度
水流速度過快時,雜質來不及被截留就會通過濾層,導致過濾效果下降;水流速度過慢則會增加過濾時間和運行成本。因此,需要根據水質情況和石英砂濾層的特性選擇合適的水流速度。
石英砂的質量和純度
高質量的石英砂具有均勻的粒徑、光滑的表麵和較高的化學穩定性,能夠更好地發揮過濾作用。如果石英砂中含有較多的雜質或顆粒形狀不規則,會影響其過濾性能和使用壽命。