废水的物理化学处理-2混凝、气浮、吸附

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1、水污染控制工程《水污染控制工程》主要学习内容污水处理技术的基本术语、理论及理念；污水处理技术的基本计算方法；污水处理主要构筑物的构造及工作原理；污水处理技术的应用范围和运行特点。第四章废水的物理化学处理废水物理化学处理法是废水处理方法之一种。系运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。它是由物理方法和化学方法组成的废水处理系统，或是包括物理过程和化学过程的单项处理方法，如浮选、吹脱、结晶、吸附、萃取、电渗析、离子交换、反渗透等。如为去除悬浮的和溶解的污染物而采用的化学混凝——沉淀和活性炭吸附的两级处理，是一种比较典型的物理化学处理系统。第四章废水的物理化学处理和生物处理法相比，此法优点：

2、占地面积少；出水水质好，且比较稳定；对废水水量、水温和浓度变化适应性强；可去除有害的重金属离子；除磷、脱氮、脱色效果好；管理操作易于自动检测和自动控制等。但是，处理系统的设备费和日常运转费较高。第一节混凝第二节气浮第三节吸附第四节离子交换第五节膜分离第六节萃取、吹脱与汽提1、名词解释：消毒、混凝、胶体稳定性2、氯消毒加氯量包括两部分，即和。3、胶体稳定性分和两种。4、胶体具有“双电层结构”，即和。5、请简述混凝机理。习题：你知道吗第一节混凝混凝可去除的颗粒大小为胶体及部分细小的悬浮物。混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。主要去除对象：粘土（50nm-4m）细菌（0.2m

3、-80m）病毒（10nm-300nm）蛋白质（1nm-50nm）一、混凝机理第一节混凝一、混凝机理基本概念混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。凝聚：胶体失去稳定性的过程称为凝聚。絮凝：脱稳胶体相互聚集称为絮凝。混凝过程涉及：①水中胶体的性质；②混凝剂在水中的水解；③胶体与混凝剂的相互作用。水中胶体的稳定性胶体稳定性：是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。胶体稳定性分“动力学稳定性”和“聚集稳定性”两种。动力学稳定性：无规则的布朗运动强，对抗重力影响的能力强。聚集稳定性包括：①胶体带电相斥（憎水性胶体）；②水化膜的阻碍（亲水性胶体）在动力学稳定性和

4、聚集稳定两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。一、混凝机理胶体颗粒的双电层结构示意图滑动面上的电位：称为电位，决定了憎水胶体的聚集稳定性。也决定亲水胶体的水化膜的阻碍，当电位降低，水化膜减薄及至消失。一、混凝机理胶体颗粒之间的相互作用决定于排斥能与吸引能，分别由静电斥力与范德华引力产生。胶核表面有负电荷，可吸附水中的正离子，与之平衡。在靠近胶核表面的一层内，因吸力较大正电离子紧密地吸附在胶核表面上，故称为吸附层。厚度较薄较固定，不随外界的条件（水温）变化而变化。在吸附层之外，还有一层正电离子，在此范围内静电吸力因屏蔽作用而减弱，且受水分子热运动的干扰，鼓层内的正电离子与胶核的

5、结合力较为松弛，离子扩散游动在吸附层之外，称为扩散层。一、混凝的机理化学混凝的机理主要有三方面因素。1．电性中和作用机理电性中和作用机理包括压缩双电层与吸附电中和作用机理。一、混凝的机理1．电性中和作用机理（1）压缩双电层加入电解质加入，形成与反离子同电荷离子，产生压缩双电层作用，使ξ电位降低，从而胶体颗粒失去稳定性，产生凝聚作用。压缩双电层机理适用于叔采－哈代法则，即：凝聚能力离子价数。该机理认为电位最多可降至0。因而不能解释以下两种现象：①混凝剂投加过多，混凝效果反而下降；②与胶粒带同样电号的聚合物或高分子也有良好的混凝效果。一、混凝的机理1．电性中和作用机理（2）吸附－电性中和这种

6、现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低电位。其特点是：当药剂投加量过多时，电位可反号。2．吸附架桥作用高分子混凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成高分子聚合物，具有线性结构。这类高分子物质可被胶体微粒强烈吸附。在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成粗大絮凝体。2．吸附架桥作用高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现象：①高分子投量过少，不足以形成吸附架桥；②但投加过多，会出现“胶体保护”现象架桥模型示意图胶体保护示意图一、混凝的机理3．网捕或卷扫作用金属氢氧化物在形成过程中对产生胶粒网捕或卷扫作用（如三价铝盐或铁盐等的

7、水解而生成沉淀物）。这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体凝结、共同沉淀。一、混凝的机理所需混凝剂量与原水杂质含量成反比，即当原水胶体含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。硫酸铝混凝剂在混凝过程中的作用机理Al2(SO4)3→2Al3++3SO42-Al3++6H2O→[Al(H2O)6]3+[Al(H2O)6]3++H2O→[AlOH(H2O)5]2++H3O+[AlOH(H2O)5]