《化学混凝》PPT课件

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1、第4章化学混凝CoagulationandFlocculation第一节概述一、混凝的作用混凝所处理的对象，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。二、凝聚、絮凝和混凝凝聚：投加混凝剂后水中的胶体失去稳定性，胶体颗粒互相凝聚，形成“小矾花”。絮凝：“小矾花”通过吸附、卷带、架桥等作用形成颗粒较大絮凝体的过程。混凝：凝聚、絮凝两个过程的总称。第一节概述三、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。四、混凝的应用给水处理：废水处理：五、混凝的特点优点：设备简单，操作方便；便于间歇运行，效果好。缺点：运行费用高；沉渣量大，处置困难。第二节胶

2、体的特性一、胶体的基本特性(一)光学特性：丁铎尔效应。(二)布朗运动:颗粒无规则运动—热运动。(三)表面特性：胶体颗粒比表面积大，具有较大的表面自由能，产生特殊的吸附能力和溶解现象。(四)动电现象(电泳现象)：在电场力作用下，胶体微粒向一个电极方向移动的现象。二、胶体的结构胶团胶粒扩散层胶核吸附层第二节胶体的特性第二节胶体的特性三、双电层理论电位离子的静电引力，在其周围又吸附了大量的反(异号)离子，形成了所谓的“双电层”。中心称为胶核，表面选择吸附或电离形成的带有同号电荷的离子称为胶体的电位离子。第二节胶体的特性扩散层：距电位离子较远的异号离子受到的引力较弱，不能

3、随胶核一起运动；密度距胶核距离增大而减小，符合Boltzmann分布。吸附层：紧靠电位离子的部分异号离子被牢固的吸引着，随胶核一起运动，形成固定的离子层。第二节胶体的特性电动电位(ξ电位):胶粒与扩散层之间有一个电位差。总电位(ψ电位):胶核表面的电位离子形成的电位。四、胶体的类型(一)疏水性胶体（憎水性胶体）吸附层中的离子直接与胶核接触，水分子不能直接接触胶核。如氢氧化铝、二氧化硅在水中形成的胶体。(二)亲水性胶体胶核表面存在某些极性基团和水分子亲和力很大，使水分子直接吸附到胶核表面而形成一层水化膜的胶体。第二节胶体的特性五、胶体的稳定性胶体的稳定性，指胶体粒子

4、在水中长期保持分散悬浮状态的特性。稳定因素静电斥力布朗运动水化作用不稳定因素范德华引力布朗运动重力作用第二节胶体的特性第三节混凝原理根据胶体的特性，在水处理中破坏胶体的稳定性的方法：投加电解质；投加电荷不同或水化作用不同的胶体或产生此类胶体的电解质；投加高分子物质；接触凝聚。化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH值、碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等。(一)双电层压缩机理(二)吸附电中和机理(三)吸附架桥机理(四)沉淀物网捕机理第三节混凝原理一、双电层压缩1、憎水性胶体向溶液中投加电解质，溶液中离子浓度增加，扩

5、散层的厚度将从图上的oa减小到ob。第三节混凝原理扩散层厚度的减小，ξ电位相应降低，胶粒间的相互排斥力也减少。扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。相互碰撞时，颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚。第三节混凝原理Schulze—Hardy法则：浓度相同的电解质破坏胶体稳定性的效力随离子价数的增加而加大。重新稳定现象:当混凝剂投量过多时，凝聚效果下降的现象。原因：胶体吸附电解质，表面电荷重新分布。第三节混凝原理2、亲水性胶体亲水性胶体虽然也存在双电层结构，但ξ电位对胶体稳定性的影响远小于水化膜的影响。投加的药剂其水化作

6、用强于胶核，争夺胶核表面的水分子，使其水化膜厚度减小。第三节混凝原理异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚；大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，ξ电位降低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。第三节混凝原理二、吸附电中和机理混凝剂一般为高价电解质或聚合离子。再稳现象：过多投加多核络合离子，胶核的强烈吸附作用，使胶体重新带电(电荷异号)而出现的再稳现象。吸附架桥作用是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。第三节混凝原理三、吸附架桥机理胶体再稳现象(1)高分子聚合物浓度较高时，对胶粒的包裹，产生“胶体保护”作

7、用。(2)胶粒较少，高分子聚合物的缠绕作用；(3)长时间的剧烈搅拌。第三节混凝原理投加混凝剂形成的大量金属氢氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3或带金属碳酸盐(CaCO3)沉淀，可以网捕、卷扫水中的胶粒；水中的胶粒以这些沉淀为核心产生絮凝沉淀。混凝剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，胶粒越多，金属混凝剂投加量越少。第三节混凝原理四、沉淀物网捕机理在混凝过程中，上述现象常不是单独存在的，往往同时存在，只是在一定情况下以某种现象为主。第三节混凝原理第四节混凝剂与助凝剂一、混凝剂的分类传统无机混凝剂和无机高分子混凝剂。(1)铝盐硫酸铝（Al2(SO4)3•18H2

8、O）明矾（