(水体污染处理课件）第5章 污水的物理化学处

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1、水污染控制工程南京师范大学地理科学学院环境系第5章污水的物理化学处理第5章污水的物理化学处理5.1混凝5.2气浮5.3吸附5.4膜处理一、混凝概述1、混凝的作用废水中的大颗粒可以通过重力沉淀法去除，但微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十个小时也不会自然沉降。混凝所处理的对象，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。5.1混凝2、凝聚、絮凝和混凝凝聚(coagulation)：投加混凝剂后水中的胶体失去稳定性，胶体颗粒互相凝聚，结果形成众多的“小矾花”。絮凝(flocculation)：凝聚过程中形成的“小矾花”通过吸附、卷带、架

2、桥等作用，形成颗粒较大絮凝体的过程。混凝：是凝聚、絮凝两各过程的总称。是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。3、天然水中的胶体杂质通常是负电荷胶体，如粘土、细菌、病毒、藻类、腐殖质等。4、混凝的应用给水处理：混凝+沉淀，微絮凝+过滤；去除废水中的悬浮物和胶体物质外。废水处理：各种工业废水的预处理、中间处理或最终处理及城市污水的三级处理和污泥处理。除用于去除废水中的悬浮物和胶体物质外，还用于除油和脱色。5、混凝的特点优点：设备简单，操作方便；便于间歇运行，效果好。缺点：运行费用高；沉渣量大，处置困难；二、胶体的特性1、胶体的基本特性(一)光学特性：指胶体在水

3、溶液中能引起光的反射。(二)布朗运动:胶体为常见的分散体系之一。(三)表面特性：分散体系的分散度越大，胶体颗粒的比表面积越大，具有的表面自由能越大，使胶体可以产生特殊的吸附能力和溶解现象。(四)动电现象（电泳现象）：胶体具有带电性，在电场力作用下，胶体微粒向一个电极方向移动的现象。2、胶体的结构胶核胶粒胶团吸附层扩散层3、双电层理论中心称为胶核，其表面选择性地吸附了一层带有同号电荷的离子（可以是胶核的组成物直接电离产生的，也可以是从水中选择吸附的H+或OH-造成的），成为胶体的电位离子。由于电位离子的静电引力，在其周围又吸附了大量的异号离子，形成了所谓的“

4、双电层”。胶核这些异号离子，其中紧靠电位离子的部分被牢固的吸引着，当胶核运动时，它也随着一起运动，形成固定的离子层，称为吸附层。而其它的异号离子，距离电位离子较远，受到的引力较弱，不随胶核一起运动，并有向水中扩散的趋势，形成了扩散层。吸附层与扩散层之间的交界面称为滑动面。胶核滑动面以内的部分称为胶粒，胶粒与扩散层之间有一个电位差，称为胶体的电动电位（ξ电位）。而胶核表面的电位离子与溶液之间的电位差称为总电位（φ电位，电位离子和反离子形成的总电位。）胶体在水中受到几个方面的影响：（1）由于胶粒的带电现象，带相同电荷的胶体产生静电斥力，而且ξ电位越高，胶体间的

5、静电斥力越大。（2）受水分子热运动的撞击，使胶体在水中做不规则的布朗运动。（3）胶粒之间还存在着相互引力——范德华引力。范德华引力的大小与胶粒间距离的平方成反比，当间距较大时，可忽略不计。一般水中的胶粒，ξ电位较高。其互相间斥力不仅与电位有关，还与胶粒的间距有关，距离愈近，斥力愈大。而布朗运动的动能不足以将两颗胶粒推近到使范德华引力发挥作用的距离。因此，胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。使胶体微粒不能相互聚结的另一个因素是水化作用。由于胶粒带电，将极性水分于吸引到它的周围形成一层水化膜。水化膜同样能阻止胶粒间相互接触。但是，水化膜是伴随胶粒带电

6、而产生的，如果胶粒的（电位消除或减弱，水化膜也就随之消失或减弱。3、双电层理论受胶核电位离子的静电引力和反离子热运动的扩散作用、溶液对反离子的水化作用，反离子的浓度随与胶粒表面距离增加而逐渐减少，分布符合Boltzmann分布。4、胶体的稳定性胶体的稳定性，指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。稳定因素静电斥力布朗运动水化作用不稳定因素范德华引力布朗运动重力作用胶体的稳定性（1）动力学稳定：是指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力。粒子越小，动力学稳定性越高。（2）聚集稳定性：指胶体粒子间不能相互聚集的特性。胶体粒子小，比表面积大，故表面能大，在布朗运动作

7、用下，有自发地相互聚集的倾向，但由于粒子表面同性电荷的排斥力作用或水化膜的的阻碍使这种自发聚集不能发生。（ξ电位导致）可见胶体粒子表面电荷或水化膜消除，便失去聚集稳定性，小颗粒便可相互聚集成大的颗粒，从而动力学稳定性也随之破坏，沉淀就会发生。因此，胶体稳定性关键在于聚集稳定性。混凝处理即是要破坏胶体的聚集稳定性，使胶体脱稳、聚集、沉淀析出。5、胶体的类型(一)疏水性胶体（憎水性胶体）吸附层中的离子直接与胶核接触，水分子不能直接接触胶核。如氢氧化铝、二氧化硅在水中形成的胶体。(二)亲水性胶体胶核表面存在某些极性基团和水分子亲和力很大，使水分子直接吸附到胶核表

8、面而形成一层水化膜的胶体。根据胶体的特性，在水处理中，采取措施破坏