《凝聚剂絮凝剂》课件.ppt

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1、聚丙烯酰胺第七章混凝剂凝聚剂+絮凝剂絮凝剂投配系统前言凝聚作用与絮凝作用两词均源自拉丁语。前者拉丁语“coagulare”意为聚集(together)，即把两个或多个不同的个体拉拢在一起。后者拉丁文“flocculare”意为形成絮体。就胶体化学而言，凝聚作用意指加入凝聚剂后，在水溶液中的胶体粒子的稳定性遭受破坏，降低了彼此间互相排斥的力量，而形成细小絮体的过程。絮凝作用也指粒子的稳定性遭受破坏后，借聚合物及搅动能量而彼此接触，因而形成较大颗粒絮体的过程。简而言之，凝聚作用可称电性中和，絮凝作用可称

2、架桥反应。凝聚和絮凝在实际中是很难截然分开的两种过程和作用。7.1含于水中杂质的某些性质一般天然水中游离的水分子是很少的，大约只占0.1%，其存在的形态绝大部分是数个分子的集合如(H2O)n。水分子的两个氢和一个氧结合呈现一个非对称结构，这种非对称结构使水具有双极性，因而它易于附着在水中杂质的表面上形成水合层。少量的水电离成氢离子和氢氧根离子存在于水中。这些离子与水中所含杂质相互作用后，使水的性质产生了一定的差异。水溶液和水中杂质的形态含于水中的杂质有混入或溶解于水中的某些气体、液体和固体，其中包括

3、有机物和无机物。按胶体化学的观点，分散于水中的这些物质，由于其分散的程度不同可分为三种类型：一为悬浮液与悬浊液，其颗粒直径大于0.2μm，这种体系属于动力学不稳定的，借重力作用终究能沉淀下来。其次是真溶液，其分散相的颗粒直径小于1nm，是单相、均衡的，属于热力学稳定体系。第三是胶体溶液，其分散相颗粒的大小在1-200nm范围内，它介于真溶液的上限和悬浮液的下限之间，不能用一般过滤方法去除，由于颗粒在水中做布朗运动也不能借重力而下沉，它可以是聚集体，也可以是单一的大分子。从物理学观点看，不论是悬浮体系

4、、溶解体系或胶态体系，其不同之处仅是颗粒的大小不同而已。其分类是：粒径在0.2μm-1mm范围内，属悬浮体系；粒径<1nm者，属溶解体系；粒径在1nm-0.2μm范围内，属胶态体系。按国际标准化机构的规定，以通过0.45μm的滤膜作为划分体系的界限。从工程设计上概括起来说，水中的杂质可简单地分为溶存物与不溶解的悬浮物。7.2凝聚的机理在原水的预处理过程中，向水中投加凝聚剂后其所发生的凝聚作用是非常复杂的反应过程，它涉及水中分散介质的性质、各种凝聚剂的特性、分散介质与各种凝聚剂的相互作用条件及它们彼此

5、间的一系列反应等，因而凝聚是受物理、化学及动力学等各方面的作用力所影响的。近年来，由于胶体化学的发展和高分子聚合物凝聚剂的应用，对电中和胶体吸附有了进一步的研究。因而在凝聚作用的理论上了较趋向一致的看法，即双电层压缩机理。7.2.1双电层压缩的作用机理水中胶体微粒一般带有负电荷，这可能是由于：它们表面的一些成分溶于水后被水中的一些带正电离子所置换，使胶体表面产生多余的负电荷；胶体微粒有选择地吸附了一些负电荷，因而造成它带负电；有效胶体表面的化学结构的基团离解，当离解后显示电性。胶体微粒表面带电荷，必

6、然要吸引水中带异电荷的离子。如胶体带正电荷，则吸引了水溶液中许多负离子，它们被吸附在微粒的表面上，因而形成了一个固定层。这种静电吸引作用使其在水溶液中产生一种浓度梯度，在热运动及分散介质(水)的极性作用下，胶体微粒所吸引的这些负离子又有朝向相反方向力图离开向着浓度低的水溶液扩散的趋势。当吸引和扩散达到平衡时在其外侧就形成了一个所谓的扩散层。固定层的厚度大约是(2-3)×10-7mm，不随温度而变化，但扩散层厚度则较大，且随温度和其他因素而变化。这种固定层和扩散层总称为“双电层”。当这种颗粒在水中移动

7、、两相之间产生剪切力形成滑动时，滑动面的电位称为ζ电位。一般认为扩散层愈厚则ζ电位越高，胶体微粒的电荷和胶体微粒间的斥力也越大，因而这种胶体溶液的稳定性就大。δ滑动面电势固体斯特恩面ζ电位的高低成为凝聚反应好与坏的一个重要因素。当投加高价电解质能使颗粒表面的电荷减小，同时使扩散层受到压缩，这样ζ电位就降低，促进了凝聚。对于两个带相同电荷的微粒，在其扩散层未接触前两个微粒并不发生任何关系。当两个微粒接近到其扩散层重叠时，重叠区内离子将同时受到两微粒的作用，使离子产生重新分布的趋势，由于静电力的不平衡，

8、产生微粒间互相排斥而分离。排斥力以排斥势能来表示，它同微粒间的距离以指数规律成反比。另一方面，胶体微粒相互接近时，还受到范德华引力作用。微粒相距愈近，虽吸引大，但由于带同号电荷，斥力也大；当微粒间距离小到粒子间斥力和引力相等时，两颗粒处于平衡。加入电介质，使排斥势能降到一定程度，两微粒就发生凝聚。7.2.2水中粘土的离子交换容量水中悬浮胶体微粒与凝聚剂的反应，是金属离子、凝聚剂水解产生的高价络合离子与胶体微粒表面产生吸附、浓缩，降低胶体微粒表面电荷，从而发生凝聚。这是