给水处理混凝12节ppt课件.ppt

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1、给水处理天津大学环境工程系常规给水处理工艺——澄清、消毒浊度：悬浮物——较大悬浮物去除：上浮或下沉微小悬浮物沉速小例：d=1um颗粒沉速：20h/10cm胶体粒子——因胶体稳定性而长期悬浮水中。地表水混凝沉淀过滤5～15NTU消毒＜1NTU用户？第十五章混凝工艺：投药、凝聚、絮凝（混合、反应）研究内容（三个方面）：1)水中胶体粒子的性质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混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程。（投药——大絮凝体）第一节混凝机理一、胶体的稳定性胶体的稳定性：胶体颗粒在水中长期保持分散悬浮状态的特性。胶体稳定

2、性指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力；胶体颗粒之间不能相互聚集的特性。静电斥力和水化膜是其发生的主要因素。沉降稳定性：聚集稳定性：一、水中胶体稳定性1.微粒的布朗运动G。。。。。。布朗运动是胶体稳定的一个因素布朗运动又是胶体不稳定的因素。。。。H2SiO32H++SiO32-2.静电斥力①胶体的带电性反离子双电层特点：1）反离子浓度不均2）反离子吸附强度不同一.水中胶体稳定性1.微粒布朗运动胶粒-总电位-ξ电位电泳：υ电泳∝ξ1）总电位φ—胶核表面带电2）ξ电位—电动电位胶粒间的静电斥力结论：1）胶核带电愈多，总电位φ愈大。2）ξ电位表示颗粒间静电斥力

3、的大小。d愈大,ξ愈大，F愈大。F的大小与ξ电位有关，ξ电位愈大，F愈大；ξ电位的大小与扩散层厚度有关，d愈大,ξ愈大。2.DLVO理论斥力：F∝1/X2ER∝K1e-K2x德加根（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理论，简称DLVO理论。引力：EA∝1/X2布朗：Eb=1.5KT假若:Eb>Emax凝聚实际：Eb《Emax分散能峰K:波尔兹曼常数T:绝对温标DLVO理论布朗运动范德华力颗粒接近扩散层重叠分散稳定Eb+EA

4、水化膜⑴憎水胶体⑵亲水胶体稳定亲合性ξ愈大，水化膜作用越大ξ水化膜稳定极性基团胶体的稳定性结论胶体状态取决于静电斥力、布朗运动、范德华引力的相对大小；②静电斥力稳定③颗粒凝聚ξ减小水化膜布朗：Eb=1.5KT二、硫酸铝在水中的化学反应AL2(SO4)·18H2O水合铝离子羟基铝离子水解反应：[AL(H2O)6]3++H2O[AL(OH)(H2O)5]2++H3O+[AL(OH)(H2O)5]2++H2O[AL(OH)2(H2O)4]++H3O+[AL(OH)2(H2O)4]++H2O[AL(OH)3(H2O)3]+H3O+[AL(H2O)6]3+二、

5、硫酸铝在水中的化学反应聚合反应：2[AL(OH)(H2O)5]2+[(H2O)4─ALAL─(H2O)4]4++2H2OOHOHn[AL(OH)(H2O)5]2+[─AL─(H2O)4─AL─]2n++nH2OOHOHOHOH[AL(OH)3(H2O)3]n水解羟基架桥铝离子水解产物及含量pH<3AL3+48.5[AL(OH)4]-pH、投药量、水温影响水解生成物铝水解产物[

6、ALX(OH)y](3x-y)+相对含量铝总浓度0.1mol/L,水温25OC铝总浓度10-5mol/L,水温25OC三、混凝机理1、电性中和①压缩双电层投电解质临界电位：ξk=ξEmax=0等电状态：ξ=0C扩C吸ξ脱稳浓度扩散异性相吸CO↑临界电位临界电位：ξk=ξEmax=0三、混凝机理1、电性中和①压缩双电层投电解质CO临界电位：ξk:ξEmax=0等电状态：ξ=0C扩C吸ξ胶体脱稳浓度扩散异性相吸压缩双电层示意图叔采-哈代法则反离子价数越高，混凝剂投量越小[M]+:[M]2+:[M]3+=1:(1/2)6:(1/3)6压缩双电层作用机理解释

7、港湾沉积现象。压缩双电层作用机理不能解释下列混凝现象：①混凝剂投量多，发生胶体变号、再稳；②投非反离子，也有好的混凝效果；③实际ξ>0比ξ=0混凝效果更好。（2）吸附-电性中和异号物质：离子、带正电小胶粒、高分子带正电部位吸附作用：静电引力、范德华引力、氢键、共价键ξ胶粒异号物质吸附胶粒脱稳中和吸附-电性中和与压缩双电层对比例：钠离子、十二烷基铵离子做脱稳实验Na+C12H25NH3+投量适中脱稳能力弱脱稳能力强投药过量胶体不变号胶体变号，再稳作用机理静电平衡静电、范德华引力、氢键、共价键吸附-电性中和解释胶粒变号、再稳现象高价电解质的吸附脱稳作用吸

8、附强度：羟基铝离子分子量越大,吸附能力越强.[Al13O4(OH)24]7+[Al3(OH)4]5+>吸附位