水处理工程混凝3.ppt

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1、第三章混凝CoagulationandFlocculation◆胶体的特性与结构◆胶体的脱稳与凝聚◆混凝剂与助凝剂◆影响混凝效果的因素◆混凝设备水处理工程第1节混凝的去除对象混凝—就是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离去除的过程。凝聚和絮凝其涵义存在着四种不同用法：１.两者当作同义语，不加区别，可以互相通用。（胶体化学中应用）２．凝聚之胶体的脱稳阶段，絮凝指胶体脱稳后结成大颗粒絮体的阶段．（水处理工程）３．凝聚指压缩双电层所产生的脱稳过程，絮凝指由于胶体颗粒被吸附在长链状的有机高分子上面所引起

2、的脱稳作用（即架桥作用）．（LaMer1964)４．凝聚指胶体脱稳及形成絮体的整个过程，絮凝仅指结成絮体这一阶段．（Ｗeber在‘水质控制污物理化学方法’一书中提出．混凝可去除的颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物，是一种化学方法。范围在：1nm~0.1m（有时认为在1m）混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。水处理中主要杂质：粘土（50nm-4m）细菌（0.2m-80m）病毒（10nm-300nm）蛋白质（1nm-50nm）、腐殖酸1637年我国开始使用明矾净水1884年西方才开始使用混凝过程涉及到三个方面的问题：水中胶体的性质混凝剂在水中的

3、水解与形态胶体与混凝剂的相互作用第2节胶体的特性与结构废水是以水为分散介质的分散体系。根据分散相的粒度不同，废水可分三类：粒度0.1～1nm称为真溶液粒度在1～100nm间的称为胶体溶液自然沉降速度0.154×10-6mm/s,沉降1米距离需要200年粒度大于100nm的称为悬浮液。粒度在100μm以上的悬浮液可采用沉淀或过滤处理，粒度在1～100μm间的部分悬浮液和胶体溶液可采用混凝处理。一、胶体的特性光学性质高度的分散性和多相不均匀性特征——丁达尔效应。动力学性质布郎运动—线度小于4×10-6m的粒子在分散介质中呈现不停息的、无规则的热运动状态既是不能自由沉淀原

4、因，也是可能碰撞结成较大粒子沉淀的原因表面性能比表面积大，强烈的吸附能力和水化作用动电现象在外加电位差的作用下而引起的胶体溶液系统内固相与液相间产生的相对位移；电泳—在外加电场作用下，胶体微粒能向一个电极方向移动的现象；电渗—液体在电场中透过多孔性固体现象胶体微粒可能带负电也可能带正电，产生排斥力，不能聚合的原因。天然水体中胶体多带负电。二、胶体的结构胶体的双电层理论：在粒子的中心是胶核，它由数百乃至数千个分散相固体物质分子组成。胶核表面吸附了某种离子而带有电荷。由于静电吸引力的作用，势必吸引溶液中的异号离子（反离子）到微粒周围—反离子层。电位离子层与反离子层组成了

5、胶体粒子的双电层结构胶核与溶液主体间由于表面电荷的存在所产生的电位称为φ电位，而胶粒与溶液主体间由于胶粒剩余电荷的存在所产生的电位称为ζ电位。ζ电位可通过电泳或电渗测出，在水处理中有重要意义。动电位电位：决定了胶体的聚集稳定性一般粘土电位:-15~-40mV细菌电位:-30~-70mV胶粒间距斥力吸力合力胶粒间的作用力与距离的关系胶团的结构：按按照以上的描述胶体粒子的结构式可写为：{[胶核]电位形成离子，束缚反离子}自由反离子吸附层扩散层胶粒胶团{[Fe(OH)3]mnH+,(n-x)Cl-}x+x·Cl-吸附层扩散层胶粒胶团胶核电位形成离子，束缚反离子自由反

6、离子以氢氧化铁为例，氢氧化铁是由三氯化铁水解形成，故水中的主要电解质为H＋和Cl-。FeCl3+3H2O→Fe(OH)3+3HCl三、DLVO理论胶体的稳定性和凝聚可由两胶粒间的相互作用和距离来评价。由下列两方面的力决定：静电斥力：ER－1/x2范德华引力：EA－1/x6（有些认为是1/x或1/x3）由此可画出两者的综合作用图。另一方面，胶体的布朗运动能量Eb＝1.5kTk：波兹曼常数，T：温度Eboa，稳定以上称为DLVO理论。只适用于憎水性胶体。德加根（derjaguin）、兰道（Landon）(苏联，19

7、38年独立提出〕伏维（Verwey）、奥贝克（Overbeek）（荷兰，1941年独立提出）第3节胶体的脱稳与凝聚胶体保持稳定原因：动力学稳定性：布朗运动对抗重力。聚集稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体）水化膜的阻碍（亲水性胶体）两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。脱稳—胶粒因ζ电位降低或消除，从而失去稳定性的过程。脱稳胶粒相互聚合为较大颗粒的过程称为凝聚。未经脱稳的胶体也可形成大的颗粒，这种现象称为絮凝。混凝机理：压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕四种。第3节胶体的脱稳与凝聚混凝原理：根据胶体的特性，在水处理中，采取措施破坏胶体的稳定性。