化学混凝法_精品文档.ppt
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第第22章章污水的化学处理法污水的化学处理法2.12.1化学混凝法化学混凝法2.22.2中和法中和法2.32.3化学沉淀法化学沉淀法2.42.4氧化氧化-还原法还原法11/1/202212.1化学混凝法化学混凝法（Coagulation）v概述概述v混凝原理混凝原理v混凝剂和助凝剂混凝剂和助凝剂v影响混凝的主要因素影响混凝的主要因素v混凝工艺过程与设备混凝工艺过程与设备11/1/20222一、概一、概述述11、废水分散体系、废水分散体系根据分散相粒度不同，废水可分为三类：
根据分散相粒度不同，废水可分为三类：
粗分散体系粗分散体系粗分散体系粗分散体系（悬浮液悬浮液）：
分散相粒度）：
分散相粒度100nm。
胶体分散体系胶体分散体系胶体分散体系胶体分散体系（胶体溶液胶体溶液）：
）：
分散相粒度为分散相粒度为1100nm。
分子分子分子分子-离子分散体系离子分散体系离子分散体系离子分散体系（真溶液真溶液）：
分散相粒度为分散相粒度为0.11nm。
11/1/20223悬浮液悬浮液胶体溶液胶体溶液真溶液真溶液吸附法等处理吸附法等处理混凝法处理混凝法处理自然沉淀或自然沉淀或过滤处理过滤处理0.1nm1nm100nm粒度粒度100m1nm0.1nm11/1/2022433、混凝法混凝法的的用途用途可可以以用用来来降降低低废废水水的的浊浊度度和和色色度度，去去除除多多种种高高分分子子有有机机物物、某某些些重重金金属属和和放放射射性性物物质质。
如如造造纸纸、钢钢铁铁、纺织、化工、食品等工业废水及城市污水的三级处理纺织、化工、食品等工业废水及城市污水的三级处理能改善污泥的脱水性能。
能改善污泥的脱水性能。
如如污泥处理污泥处理22、去除对象去除对象：
主要为废水中：
主要为废水中细小的悬浮颗细小的悬浮颗粒粒和和胶体颗粒胶体颗粒。
44、优点优点：
设备简单，维护操作易于掌握，处理效果：
设备简单，维护操作易于掌握，处理效果好，间歇或连续运行皆可。
好，间歇或连续运行皆可。
缺点缺点：
运行费用较高，沉渣量大，且脱水较困难。
运行费用较高，沉渣量大，且脱水较困难。
11/1/20225二、混凝原理二、混凝原理混凝混凝是通过向废水中投加化学药剂是通过向废水中投加化学药剂混凝剂混凝剂（coagulant）（coagulant），破坏胶体的破坏胶体的稳定稳定性性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集（aggregation）（aggregation）成较粗大的颗粒而沉淀，成较粗大的颗粒而沉淀，得以与水分离，使废水得到净化。
得以与水分离，使废水得到净化。
11/1/2022611、废水中胶体颗粒的稳定性、废水中胶体颗粒的稳定性（11）胶体特性胶体特性光学性质光学性质光学性质光学性质：
在水溶液中能引起光的反射的性质。
：
在水溶液中能引起光的反射的性质。
力学性质力学性质力学性质力学性质：
主要是指胶体的：
主要是指胶体的布朗运动布朗运动。
表面性能表面性能表面性能表面性能：
比表面积大，具有极大的表面自由能，：
比表面积大，具有极大的表面自由能，使胶体颗粒具有强烈的吸附能力和水化作用。
使胶体颗粒具有强烈的吸附能力和水化作用。
动电现象动电现象动电现象动电现象：
胶体的动电现象包括电泳与电渗。
电：
胶体的动电现象包括电泳与电渗。
电泳现象说明胶体微粒是泳现象说明胶体微粒是带电带电带电带电的。
的。
胶体的稳定性正是上述特性的综合表现，尤其是胶粒之间的静胶体的稳定性正是上述特性的综合表现，尤其是胶粒之间的静胶体的稳定性正是上述特性的综合表现，尤其是胶粒之间的静胶体的稳定性正是上述特性的综合表现，尤其是胶粒之间的静电斥力的作用结果。
如要了解电斥力的作用结果。
如要了解电斥力的作用结果。
如要了解电斥力的作用结果。
如要了解胶体带电现象胶体带电现象胶体带电现象胶体带电现象和和和和使胶体脱稳的途使胶体脱稳的途使胶体脱稳的途使胶体脱稳的途径径径径，就必须研究胶体的结构。
，就必须研究胶体的结构。
，就必须研究胶体的结构。
，就必须研究胶体的结构。
11/1/20227胶体的双电胶体的双电层结构模型层结构模型胶核胶核电位离子电位离子束束缚缚反反离离子子胶团边界胶团边界（22）胶胶体体的的结结构构滑动面滑动面吸附层吸附层扩扩散散层层11/1/20228胶体粒子的结构式：
胶体粒子的结构式：
11/1/20229Fe（OH）Fe（OH）33mmnHnH（n（nx）Clx）Clx+x+xxClCl胶核胶核（nuclear）胶粒胶粒（colloidalparticle）吸附层吸附层stationarylayer扩散层扩散层diffuselayer胶团胶团胶团胶团（colloidal（colloidalmicelle）micelle）例例：
氢氧化铁胶体由三氯化铁水解形成。
：
氢氧化铁胶体由三氯化铁水解形成。
试写出氢氧化铁胶体粒子的结构式。
试写出氢氧化铁胶体粒子的结构式。
解解：
氢氧化铁胶体粒子的结构式如下所示：
氢氧化铁胶体粒子的结构式如下所示：
电位形电位形成离子成离子自由反自由反离子离子束缚反束缚反离子离子其中，其中，mm为胶核中的分子数；为胶核中的分子数；nn为被吸附的电位离子数；为被吸附的电位离子数；（n-x）（n-x）为吸附层中反离子数；为吸附层中反离子数；xx为扩散层中的反离子数。
为扩散层中的反离子数。
10（3）（3）电位（总电位）与电位（总电位）与电位（总电位）与电位（总电位）与电位（电动电位）电位（电动电位）电位（电动电位）电位（电动电位）胶粒与溶液主体之间的电位差，称为电动电位，胶粒与溶液主体之间的电位差，称为电动电位，常称常称电位。
电位。
胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位称胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位称为总电位或称为总电位或称电位电位。
在总电位一定时，扩散层愈厚，在总电位一定时，扩散层愈厚，电位愈高；电位愈高；反之扩散层愈薄，反之扩散层愈薄，电位也愈低。
电位也愈低。
电位引起的静电斥力，阻止胶粒互相接近和接电位引起的静电斥力，阻止胶粒互相接近和接触碰撞。
触碰撞。
11电位电位对于某类胶体而言，是对于某类胶体而言，是固定不变固定不变的，的，它它无法测出无法测出，也不具备实用意义。
，也不具备实用意义。
电位电位可通过电泳或电渗计算得出，可通过电泳或电渗计算得出，测定测定电位可确定电荷大小以及稳定程度。
电位可确定电荷大小以及稳定程度。
它随着它随着温度、温度、PHPH值及溶液中反离子浓度等外部条件值及溶液中反离子浓度等外部条件而变化，在水处理中具有重要的意义。
而变化，在水处理中具有重要的意义。
qq电动电荷密度电动电荷密度扩散层厚度扩散层厚度水的介电常数水的介电常数11/1/202212（4）胶体保持稳定的原因胶体保持稳定的原因1）胶体微粒的带电性胶体微粒的带电性胶体微粒的带电性胶体微粒的带电性。
同类的胶体微粒间的静电同类的胶体微粒间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒。
斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒。
2）水化作用水化作用水化作用水化作用。
带电荷的胶粒和反离子都能与周带电荷的胶粒和反离子都能与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，阻围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，阻碍各胶粒的聚合。
碍各胶粒的聚合。
上述分析说明，水中胶体物质是相当稳定的，要想上述分析说明，水中胶体物质是相当稳定的，要想去除它，首先要使它们脱稳，然后凝聚和絮凝。
去除它，首先要使它们脱稳，然后凝聚和絮凝。
132.2.胶体的脱稳机理胶体的脱稳机理胶体颗粒保持分散的悬浮状态的特性称为胶体的胶体颗粒保持分散的悬浮状态的特性称为胶体的稳定性（稳定性（stabilization）stabilization）。
胶体胶体因因电位降低或消除电位降低或消除，从而失去稳定性的过程，从而失去稳定性的过程称为称为脱稳脱稳（destabilization）（destabilization）。
凝聚凝聚凝聚凝聚：
指指脱稳脱稳脱稳脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程。
的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程。
絮凝絮凝絮凝絮凝：
指指未经脱稳未经脱稳未经脱稳未经脱稳的胶体形成大颗粒絮体的过程。
的胶体形成大颗粒絮体的过程。
混凝混凝混凝混凝：
包括凝聚和絮凝两个过程。
包括凝聚和絮凝两个过程。
混凝机理混凝机理混凝机理混凝机理：
可分为可分为压缩双电层压缩双电层压缩双电层压缩双电层、吸附电中和吸附电中和吸附电中和吸附电中和、吸吸吸吸附架桥附架桥附架桥附架桥、沉淀物网捕沉淀物网捕沉淀物网捕沉淀物网捕四种。
四种。
11/1/202214
（1）压缩双电层机理压缩双电层机理（modificationoftheelectricaldoublelayer）双电层的厚度与溶液中的反离子的浓度有关。
双电层的厚度与溶液中的反离子的浓度有关。
当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高时，则扩散层的厚度将减小。
增高时，则扩散层的厚度将减小。
该过程的该过程的实质实质是加入的反离子与扩散层原有是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。
压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。
由于扩散层厚度的减小，胶粒得以迅速凝聚。
由于扩散层厚度的减小，胶粒得以迅速凝聚。
11/1/202215溶液中离子浓度与扩散层厚度的关系溶液中离子浓度低溶液中离子浓度低溶液中离子浓度高溶液中离子浓度高BA到颗粒表面的距离到颗粒表面的距离反反离离子子浓浓度度O溶液中离子溶液中离子浓度低时，浓度低时，扩散层厚度扩散层厚度为为OAOA溶液中离子溶液中离子浓度高时，浓度高时，扩散层厚度扩散层厚度减小为减小为OBOB11/1/202216港湾处泥沙沉积现象可用该机理较好地解释。
港湾处泥沙沉积现象可用该机理较好地解释。
港湾处泥沙沉积现象可用该机理较好地解释。
港湾处泥沙沉积现象可用该机理较好地解释。
因为淡水进入海水时，海水中盐类浓度较大，因为淡水进入海水时，海水中盐类浓度较大，使淡水中胶粒的稳定性降低，易于凝聚，所使淡水中胶粒的稳定性降低，易于凝聚，所以在港湾处泥砂易沉积。
以在港湾处泥砂易沉积。
该机理无法解释的现象：
该机理无法解释的现象：
该机理无法解释的现象：
该机理无法解释的现象：
如以三价铝盐或铁盐如以三价铝盐或铁盐作混凝剂，当其投量过多时，凝聚效果反而下降，作混凝剂，当其投量过多时，凝聚效果反而下降，其至重新稳定。
其至重新稳定。
压缩双电层机理只是压缩双电层机理只是通过单纯静电现象通过单纯静电现象通过单纯静电现象通过单纯静电现象来说明来说明电解质对脱稳的作用，如仅用它来解释水中的混电解质对脱稳的作用，如仅用它来解释水中的混凝现象，会产生一些矛盾。
为此，又提出了其他凝现象，会产生一些矛盾。
为此，又提出了其他几种机理。
几种机理。
11/1/202217
（2）吸附电中和机理吸附电中和机理（electricalneutralization）胶粒表面对胶粒表面对异号离子异号离子、异号胶粒异号胶粒、链状离子链状离子或分子带异号电荷的部位或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了减少了静电斥力，降低了电位，使胶体的电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。
脱稳和凝聚易于发生。
显然，其结果与压缩双电层相同，但作用机显然，其结果与压缩双电层相同，但作用机理是不同的。
理是不同的。
铝盐和铁盐混凝剂投加量过多，凝聚效果反铝盐和铁盐混凝剂投加量过多，凝聚效果反而下降的现象，可以用本机理解释。
而下降的现象，可以用本机理解释。
因为胶粒吸附了过多的反离子，因为胶粒吸附了过多的反离子，使原来的电荷变号，排斥力变使原来的电荷变号，排斥力变大，从而发生了再稳现象。
大，从而发生了再稳现象。
11/1/202218（3）吸附架桥（桥连）机理吸附架桥（桥连）机理（polymerbridgingofcolloids）吸附架桥作用吸附架桥作用
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