第十五章 混凝教材ppt课件.ppt

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1、第五章混凝讲授内容：混凝机理、混凝动力学、混凝剂和助凝剂、影响混凝效果的主要因素、混凝剂的配置和投加、混合和絮凝设备计划学时：8学时讲授重点及难点：混凝机理、混凝动力学——这是至今仍在探索的问题参考教材：水处理絮凝学——常青主编主要内容5.1混凝机理5.2混凝剂与助凝剂5.3混凝动力学5.4影响混凝效果主要因素5.5混凝剂的配制和投加5.6混合和絮凝设备5.1混凝机理5.1.1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。混凝是凝聚和絮凝的总称。在概念上可以这样理解，但在实际生产中很难截然划分。

2、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。混凝过程涉及的三个问题1、水中胶体粒子（包括微小悬浮物）的性质2、混凝剂在水中的水解物种3、胶体粒子与混凝剂之间的相互作用。5.1.2水中胶体的稳定性胶体(Colloid)1.胶体颗粒尺寸范围为1nm～1µm；假定接近于球形进行研究2.胶体具有巨大的比表面积1.亲水胶体(Hydrophiliccolloid)与水分子有很好的亲合力的胶体称为亲水胶体特点：亲水胶体的固体部分包在一个大水壳之中；是单相液体的胶体体系；将水和亲水胶体物质放到一起，能自发地形成胶体溶液。

3、例如：蛋白质、碳氢化合物和许多复杂的有机化合物等大分子都能形成亲水胶体。2.憎水胶体(hydrophobiccolloid)与水不发生水合现象的胶体称为憎水胶体特点：是属于两相的胶体体系；将水和憎水胶体物质放到一起，不能自发地形成胶体溶液。例如：一般无机物，象粘土等都是憎水胶体。3.胶体的布朗运动特征布朗运动是杂乱无章的水分子运动碰撞胶体微粒产生的，由于胶体微粒很小，受碰撞后产生不规则的跳动。即使胶体微粒在重力作用下下沉时，同样也出现这种跳动。4.胶体稳定性定义：是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。从胶体化学角度：亲水

4、性高分子溶液为稳定系统粘土类胶体和其它憎水胶体都并不是真正的稳定系统从水处理角度看胶体稳定性：①沉降速度十分缓慢的胶体粒子以至微小悬浮物均被认为是胶体具有“稳定性”②在水处理构筑物内不可能沉降下来,这样的悬浮体系在水处理领域即被认为是”稳定体系。胶体稳定性分“动力学稳定”和“聚集稳定”动力学稳定和动力学不稳定在布朗运动作用下具有动能形成动力学稳定。动力学稳定：指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力胶体粒子很小，布朗运动剧烈，本身质量小而所受重力作用小．布朗运动足以抵抗重力影响，长期悬浮于水中称动力学稳定。粒子越小，动力学稳定性愈高。动

5、力学不稳定：指大颗粒悬浮物如泥沙等，在水中的布朗运动很微弱甚至不存在，在重力作用下会很快下沉。聚集稳定性：指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。胶体粒子很小，比表面积大从而表面能很大，在布朗运动作用下，有自发地相互聚集的倾向，但由于粒子表面同性电荷的斥力作用或水化膜的阻碍使这种自发聚集不能发生。①带电相斥（憎水性胶体）；②水化膜的阻碍（亲水性胶体）失去聚集稳定性：如果胶体粒子表面电荷或水化膜消除，便失去聚集稳定性。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

6、性。聚集稳定性和失去聚集稳定性5.1.3胶体颗粒的结构形式处在分割面上的离子或分子所处的电场、力场不平衡、不饱和、不对称，对外表现出具有自由能，能够吸附某些物质1）胶体颗粒的基本构造（以憎水胶体为主）胶核吸附层：因静电力，范德华力或特性吸附力，而紧密吸附在固体表面上。扩散层：其余反离子则构成扩散层)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ξ电位降低，水化膜减薄直至消失。在动力学稳定性和聚集稳定两者中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。胶体颗粒中带负电荷的胶核表面与扩散于溶液中

7、的表示粘土胶体结构及双电层示意正电荷离子正好电性中和，构成双电层结构如图示。胶体滑动面上的电位即为ζ电位，φ为总电位。胶体运动中表现出来的是ζ电位。ζ（Zeta）电位①憎水胶体的聚集稳定性主要决定于胶体颗粒表面的动电位即ζ电位。ζ电位越高，同性电荷斥力越大。②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。③粘土胶粒的ζ电位一般在－15～－40mV范围内；细菌的ζ电位一般在：一30～－70mV范围内；藻类的ζ电位一般在：一10～－15mV范围内。结论：细菌的ζ电位>粘土胶粒>藻类5.1.4DLVO理论德加

8、根（Derjaguin）、兰道（Landon）、伏维（Verwey）和奥贝克（Overbeek）各自从胶粒之间相互作用能的角度阐明胶粒相互作用的理论，简称DLVO理论。该理论认为，当两胶粒之间相互接近，双电层发生重叠时，便产生静电斥力。下面从两胶粒之间相互作用力