水环境化学-水中颗粒物的聚集.ppt

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1、水中颗粒物的聚集陈悦胶体颗粒的聚集亦可成为凝聚或絮凝。把由电介质促成的聚集成为凝聚，而由聚合物促成的聚集称为絮凝。水中颗粒物的聚集胶体颗粒凝聚的基本原理和方式DLVO理论：典型胶体的相互作用是以胶体稳定性理论（DLVO理论）为定量基础。DLVO理论把范得华吸引力和扩散层排斥力考虑为仅有的作用因素，它适用于没有化学专属吸附作用的电解质溶液中，而且假设颗粒的粒度均等、球体形状的理想状态。水中颗粒物的聚集胶体颗粒凝聚的基本原理和方式水中颗粒物的聚集DLVO理论：典型胶体的相互作用是以胶体稳定性理论（DLVO理论）为定量基础。这种颗粒在溶液中进行热运动，其平均功能为

2、3kT/2，两颗粒在相互作用接近时产生几种作用力，即多分子范德华力、静电排斥力和水化膜阻力。总的综合作用位能为：VT=VR+VAVA——由范德华力所产生的位能VR——由静电排斥力所产生的位能DLVO理论——双电层溶液离子强度较小，出现较大的位能峰（Vmax），排斥作用占较大优势，体系保持分散稳定状态。总的综合作用位能为：VT=VR+VAVA——由范德华力所产生的位能VR——由静电排斥力所产生的位能DLVO理论——双电层溶液离子强度增大，Vmax下降甚至完全消失，颗粒超过位能峰后，吸引力占优势，颗粒继续接近，达到综合位能曲线上近距离的极小值时，两颗颗粒结合在一

3、起。DLVO理论——双电层电解质浓度升高压缩扩散层造成颗粒凝聚的典型情况，即一种理想化的最简单的体系，不适用与天然水或其他实际体系。异体凝聚理论1.使用体系：适用于处理物质本性不同、粒径不同、电荷符号不同、电位高低不等之类的分散体系。2.主要论点：如果两颗电荷符号相异的胶体微粒接近时，吸引力总是占优势。如果两颗电荷符号相同但电性强弱不等，则位能曲线上的能峰高度总是取决于荷电较弱而点位较低的一方。异体凝聚理论天然水环境和水处理过程中的颗粒聚集方式：1.压缩双电层凝聚2.专属吸附凝聚3.专属吸附凝聚4.专属吸附凝聚5.第二极小值絮凝6.聚合物粘结架桥絮凝7.无机

4、高分子絮凝8.絮团卷扫絮凝9.颗粒层吸附絮凝10.生物絮凝混凝＝混和＋凝聚＋絮凝±吸附混和电中和凝聚絮凝絮体、絮团投药分离颗粒物混凝剂絮凝剂n－+++++++++n－n－n－n－n－n－n+±±±+++纳米-分子污染物++++无机高分子絮凝剂InorganicPolymerFlocculants阳离子型聚合氯化铝PAC,PACl聚合硫酸铝PAS聚合硫酸铁PFS聚合氯化铁PFC聚合磷酸铝PAP聚合磷酸铁PFP阴离子型聚合硅酸PSi(活化硅酸)ASi复合絮凝剂聚合硫酸铝铁PAFS聚合氯化铝铁PAFC聚合硅酸铝PASI聚合硅酸铁PFSI聚合硅酸铝铁PAFSI无机+

5、有机复合型聚合铝-聚丙烯酰胺聚合铝-甲壳素聚合铝-合成有机高分子Al(III)的羟基聚合形态水解——络合——聚合——溶胶——沉淀中间产物：多核羟基络合物无机高分子单核物Al3+Al(OH)2+Al(OH)2+Al(OH)4-初聚物Al2(OH)42+Al3(OH)45+低聚物Al6(OH)126+Al8(OH)204+高聚物Al15(OH)369+沉淀物[Al(OH)3]n中聚物Al13(OH)327+Al13O4(OH)247+Alx(OH)y(3x-y)+Al(III)聚合态的六元环连续模型聚合过程：聚合度升高，电荷升高2[Al(OH)(H2O)5]2+

6、⇄[(H2O)4Al<>Al(H2O)4]4++2H2O水解过程：羟化度升高，电荷降低[Al3(OH)4(H2O)10]5+⇄[Al3(OH)6(H2O)8]3++2H+Al(III)羟基聚合物的双水解模式自发水解强制水解微区加强碱铝盐溶解,稀释单核物,初聚物H2OH2OH2OAl(OH)2+低聚物高聚物沉淀物H2OAl3+H2OAl(OH)2+Al6(OH)126+Al13(OH)327+Al(OH)3H2OH2OH2OAl(OH)4(am)Al2(OH)24+OH-OH-OH-OH-Al3+OH-Al(OH)4+12AltocAl12A

7、lO4(OH)247+nAl13OH-OH-OH-四面体八面体(Al13)聚集体聚十三铝高纯聚十三铝(HPAC)的生产Al(OH)3凝胶Ca(AlO2)2HClTo,P喷雾干燥粉状产品Al1340~50%电解化学工艺超滤组件工艺Al13>80%Al1380%纳膜分离工艺纳米技术Nano-Tech纳米材料Nano-material精细提纯工艺Al1380%改进化学工艺Al1370%现有工艺Al1390%胶体颗粒聚集胶体颗粒聚集热力学因素：扩散层压缩、表面电位降低、排斥力减小；产生具有远距离吸引力以及存在粘结架桥物质。动力学因素：颗粒之间必须发生碰撞颗粒絮凝

8、动力学根据碰撞过程的不同有三种情况：（1）异向絮凝：