化学混凝法PPT课件
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教学课件PPT 混凝
11
吸附连桥
– 水溶性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。
– 再稳：
I. 高分子聚合物浓度较高时，对胶粒的包裹，产生 “胶体保护”作用
II. 长时间剧烈搅拌
吸附连桥
胶体保护
12
网罗卷带
• 使用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐 类作混凝剂
– 絮凝（flocculation）------这些具有粘附性的离 散微粒能够粘结成絮体
2
第二节：胶体结构与特性
溶液的种类（按溶质颗粒大小）
种类 真溶液
颗粒大小
实例
0.2 - 2.0(nm) 空气、海水、汽油、酒
胶体溶液 2.0 nm – 1µm 牛奶、雾、奶油
悬浮液 > 1µm
血液、颜料、杀虫剂喷雾剂
HPAM y/x:水解度
阳离子型：主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物
• 混凝机理：吸附架桥
22
3. 助凝剂
• 通常是在单独使用混凝剂不能取得良好效果的 时候投加,用以提高混凝效果的辅助药剂。
• 作用：
– 调节/改善混凝条件 – 改善絮凝体结构
• 分类
– pH调整剂：石灰、硫酸、NaOH – 絮凝体结构改良剂：活性硅酸、粘土、骨胶、海藻
3. 水中杂质浓度：
① 杂质浓度低，颗粒间碰撞几率下降，混凝效果差
• 加助凝剂或加混凝剂后直接过滤
4. 水力条件
27
第五节：混凝处理流程和设备
混凝剂 助凝剂
慢速搅拌
废水 投配 混合 反应 沉淀分离 出水
快速搅拌
沉渣
混凝沉淀处理示意流程图
吸附连桥
– 水溶性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。
– 再稳：
I. 高分子聚合物浓度较高时，对胶粒的包裹，产生 “胶体保护”作用
II. 长时间剧烈搅拌
吸附连桥
胶体保护
12
网罗卷带
• 使用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐 类作混凝剂
– 絮凝（flocculation）------这些具有粘附性的离 散微粒能够粘结成絮体
2
第二节：胶体结构与特性
溶液的种类（按溶质颗粒大小）
种类 真溶液
颗粒大小
实例
0.2 - 2.0(nm) 空气、海水、汽油、酒
胶体溶液 2.0 nm – 1µm 牛奶、雾、奶油
悬浮液 > 1µm
血液、颜料、杀虫剂喷雾剂
HPAM y/x:水解度
阳离子型：主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物
• 混凝机理：吸附架桥
22
3. 助凝剂
• 通常是在单独使用混凝剂不能取得良好效果的 时候投加,用以提高混凝效果的辅助药剂。
• 作用：
– 调节/改善混凝条件 – 改善絮凝体结构
• 分类
– pH调整剂：石灰、硫酸、NaOH – 絮凝体结构改良剂：活性硅酸、粘土、骨胶、海藻
3. 水中杂质浓度：
① 杂质浓度低，颗粒间碰撞几率下降，混凝效果差
• 加助凝剂或加混凝剂后直接过滤
4. 水力条件
27
第五节：混凝处理流程和设备
混凝剂 助凝剂
慢速搅拌
废水 投配 混合 反应 沉淀分离 出水
快速搅拌
沉渣
混凝沉淀处理示意流程图
《化学混凝》PPT课件
浊度高时，应先投加PAM。 高分子混凝剂最佳投加量的确定。 在高分子混凝剂使用时，应尽量采用较低的浓
度。
34
精选PPT
第四节 混凝剂与助凝剂
三、研究发展
有机高分子混凝剂 天然有机高分子混凝剂：如壳聚糖及其改性产物、淀 粉改性 聚丙烯酰铵改性产品：阴离子型、阳离子型、非离子 型、两性
无机混凝剂 无机复合混凝剂的研制，如：聚硅酸铝、聚硅酸铁、 聚硅酸铝铁 微生物絮凝剂
第四节 混凝剂与助凝剂
①单核络合物通OH-桥键缩聚成单羟基络合物： [Al(H2O)6]3++[Al(OH)(H2O)5]2+≒[Al2(OH)(H2O)10]5++H2O
②两个单羟基络合物可缩合成双羟基双核络合物： OH
2[Al (OH)(H2O)5]2+ = [(H2O)4Al OHAl(H2O)4]4+ + 2H2O ③ 生 成 物 [Al2(OH)2(OH)8]4+ 还 可 进 一 步 缩 合 成
27
精选PPT
第四节 混凝剂与助凝剂
(3) 无机高分子混凝剂 聚合氯化铝 (碱式氯化铝，简称PAC) 化学通式为[Al2(OH)nCl6-n]m,式中n≤5，m≤10。 制备：以铝灰或含铝矿物作原料，采用酸溶法或 碱溶法加工制成的。[《碱式氯化铝》李润生] A、对水质适应性强，适用pH范围广，5-9之间； B、絮凝体形成快，比重大，沉降性好； C、投药量低。 D、碱化度较高，对设备的腐蚀性小，处理后的水 pH和碱度下降较小。
32
精选PPT
第四节 混凝剂与助凝剂
(3) 高分子混凝剂的作用 靠氢键、静电、范德华力的作用对胶粒强烈的 吸附作用。 高聚合度的线型高分子在溶液中保持适当的伸 展形状，从而发挥吸附架桥作用，把许多细小颗 粒吸附后，缠结在一起。
度。
34
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第四节 混凝剂与助凝剂
三、研究发展
有机高分子混凝剂 天然有机高分子混凝剂：如壳聚糖及其改性产物、淀 粉改性 聚丙烯酰铵改性产品：阴离子型、阳离子型、非离子 型、两性
无机混凝剂 无机复合混凝剂的研制，如：聚硅酸铝、聚硅酸铁、 聚硅酸铝铁 微生物絮凝剂
第四节 混凝剂与助凝剂
①单核络合物通OH-桥键缩聚成单羟基络合物： [Al(H2O)6]3++[Al(OH)(H2O)5]2+≒[Al2(OH)(H2O)10]5++H2O
②两个单羟基络合物可缩合成双羟基双核络合物： OH
2[Al (OH)(H2O)5]2+ = [(H2O)4Al OHAl(H2O)4]4+ + 2H2O ③ 生 成 物 [Al2(OH)2(OH)8]4+ 还 可 进 一 步 缩 合 成
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第四节 混凝剂与助凝剂
(3) 无机高分子混凝剂 聚合氯化铝 (碱式氯化铝，简称PAC) 化学通式为[Al2(OH)nCl6-n]m,式中n≤5，m≤10。 制备：以铝灰或含铝矿物作原料，采用酸溶法或 碱溶法加工制成的。[《碱式氯化铝》李润生] A、对水质适应性强，适用pH范围广，5-9之间； B、絮凝体形成快，比重大，沉降性好； C、投药量低。 D、碱化度较高，对设备的腐蚀性小，处理后的水 pH和碱度下降较小。
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精选PPT
第四节 混凝剂与助凝剂
(3) 高分子混凝剂的作用 靠氢键、静电、范德华力的作用对胶粒强烈的 吸附作用。 高聚合度的线型高分子在溶液中保持适当的伸 展形状，从而发挥吸附架桥作用，把许多细小颗 粒吸附后，缠结在一起。
污水处理之化学混凝法PPT课件
污水处理之化学混凝法
2020/2/21
1
化学混凝法是最常用的污水预处理方法。煤气站循环水中悬浮物、油与水都不是单体存在的， 由于长期的循环，水中固体颗粒在泵内叶轮的作用下被极度细化，成为水与固体均匀混合 的悬浊液，水与水中的油同时成为水油均匀混合的乳浊液，在循环水中还生成胶体（这些 胶体在水中极为稳定）。化学混凝沉淀法就是利用药剂破坏胶体、乳浊液的稳定性，从而 从悬浊液中分离出固体颗粒，从乳浊液中的油分离出来，经过凝聚而成较大颗粒，并将水 中油及固体粒子吸收最后组成的凝聚颗粒，逐渐增大而发展为絮凝体，此絮凝体即常称的 矾花。在投入一定量的絮凝剂后，其中大部分絮凝体比重逐渐增大而下沉至池底，作为沉 淀物析出，少量的聚合量低的就浮在水面，当然，在投入足够的药剂量，有足够形成絮凝 体时间及足够的沉降时间时，当下沉的絮凝体量大大超过上浮的絮凝体及悬浮在水体中的 絮凝体量时，此时就得到明显的混凝沉降效果。
2020/2/21
5
3、 效果较好，脱油及悬浮物去除率一般在50~90%左右。Βιβλιοθήκη 2020/2/216
其缺点是：1、 投入药剂量较大，所以运行成本较高。
2020/2/21
7
2、 在当药剂使用废酸时，由于循环水系统值的下降，会造成对设备及管道一定程度的腐蚀。 煤气站煤气洗涤水管理工作中，新水管道不能与循环水管道直接接通。这是为了防止阀门 不严密时造成污水漏入新水系统。此外，为防止污水在一定温度下蒸发造成大气环境恶化 的措施有：
2020/2/21
11
1 竖管的排水封由原来的打开清理孔敞开运行为关闭清理孔封闭运行。
2020/2/21
12
2 对引导槽和吸水井加盖进行封闭。
2020/2/21
13
2020/2/21
1
化学混凝法是最常用的污水预处理方法。煤气站循环水中悬浮物、油与水都不是单体存在的， 由于长期的循环，水中固体颗粒在泵内叶轮的作用下被极度细化，成为水与固体均匀混合 的悬浊液，水与水中的油同时成为水油均匀混合的乳浊液，在循环水中还生成胶体（这些 胶体在水中极为稳定）。化学混凝沉淀法就是利用药剂破坏胶体、乳浊液的稳定性，从而 从悬浊液中分离出固体颗粒，从乳浊液中的油分离出来，经过凝聚而成较大颗粒，并将水 中油及固体粒子吸收最后组成的凝聚颗粒，逐渐增大而发展为絮凝体，此絮凝体即常称的 矾花。在投入一定量的絮凝剂后，其中大部分絮凝体比重逐渐增大而下沉至池底，作为沉 淀物析出，少量的聚合量低的就浮在水面，当然，在投入足够的药剂量，有足够形成絮凝 体时间及足够的沉降时间时，当下沉的絮凝体量大大超过上浮的絮凝体及悬浮在水体中的 絮凝体量时，此时就得到明显的混凝沉降效果。
2020/2/21
5
3、 效果较好，脱油及悬浮物去除率一般在50~90%左右。Βιβλιοθήκη 2020/2/216
其缺点是：1、 投入药剂量较大，所以运行成本较高。
2020/2/21
7
2、 在当药剂使用废酸时，由于循环水系统值的下降，会造成对设备及管道一定程度的腐蚀。 煤气站煤气洗涤水管理工作中，新水管道不能与循环水管道直接接通。这是为了防止阀门 不严密时造成污水漏入新水系统。此外，为防止污水在一定温度下蒸发造成大气环境恶化 的措施有：
2020/2/21
11
1 竖管的排水封由原来的打开清理孔敞开运行为关闭清理孔封闭运行。
2020/2/21
12
2 对引导槽和吸水井加盖进行封闭。
2020/2/21
13
(完整版)化学混凝法
100m
粒度
真溶液
胶体溶液
悬浮液
2020/2/11
4
2、去除对象：主要为废水中细小的悬浮颗 粒和胶体颗粒。
3、混凝法的用途
•可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子 有机物、某些重金属和放射性物质。如造纸、钢铁、 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。如污泥处理
2020/2/11
6
1、废水中胶体颗粒的稳定性 （1）胶体特性
➢光学性质：在水溶液中能引起光的反射的性质。 ➢力学性质：主要是指胶体的布朗运动。 ➢表面性能：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。
➢动电现象：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带电的。
根据分散相粒度不同，废水可分为三类：
粗分散体系（悬浮液）：分散相粒度>100nm。
胶体分散体系（胶体溶液）：分散相粒度为1~100nm。
分子 - 离子分散体系（真溶液）： 分散相粒度为0.1~1nm。
2020/2/11
3
吸附法等处理
0.1nm
1nm
0.1nm
1nm
混凝法处理
100nm
自然沉淀或 过滤处理
附架桥、沉淀物网捕四种。
2020/2/11
14
（1）压缩双电层机理 (modification of the electrical double layer)
• 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 增高时，则扩散层的厚度将减小。
• 该过到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。
11
• 电位对于某类胶体而言，是固定不变的， 它无法测出，也不具备实用意义。 • 电位可通过电泳或电渗计算得出，测定 电位可确定电荷大小以及稳定程度。它随着 温度、PH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。
粒度
真溶液
胶体溶液
悬浮液
2020/2/11
4
2、去除对象：主要为废水中细小的悬浮颗 粒和胶体颗粒。
3、混凝法的用途
•可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子 有机物、某些重金属和放射性物质。如造纸、钢铁、 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。如污泥处理
2020/2/11
6
1、废水中胶体颗粒的稳定性 （1）胶体特性
➢光学性质：在水溶液中能引起光的反射的性质。 ➢力学性质：主要是指胶体的布朗运动。 ➢表面性能：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。
➢动电现象：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带电的。
根据分散相粒度不同，废水可分为三类：
粗分散体系（悬浮液）：分散相粒度>100nm。
胶体分散体系（胶体溶液）：分散相粒度为1~100nm。
分子 - 离子分散体系（真溶液）： 分散相粒度为0.1~1nm。
2020/2/11
3
吸附法等处理
0.1nm
1nm
0.1nm
1nm
混凝法处理
100nm
自然沉淀或 过滤处理
附架桥、沉淀物网捕四种。
2020/2/11
14
（1）压缩双电层机理 (modification of the electrical double layer)
• 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 增高时，则扩散层的厚度将减小。
• 该过到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。
11
• 电位对于某类胶体而言，是固定不变的， 它无法测出，也不具备实用意义。 • 电位可通过电泳或电渗计算得出，测定 电位可确定电荷大小以及稳定程度。它随着 温度、PH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。
16.2 化学混凝法
• 吸附层外围为扩散层，随着与胶核表面距 离增加，反离子浓度逐渐降低。
• 吸附层和扩散层反离子的总电荷数等于胶 核表面电位形成离子的电荷（电位离子）。
• 胶核和吸附层组成的微粒（胶粒）在溶液中做布朗运 行时，扩展层中大部分反离子未随胶体微粒一起运动， 导致胶粒电性。
• 胶体化学中，常将吸附层当作滑动界面。
✓单羟基单核络合物又进一步水解：
[Al(OH)(H 2O)5 ]2 H2O [Al(OH) 2 (H 2O) 4 ] H3O [Al(OH) 2 (H 2O) 4 ] H2O [Al(OH) 343;(或H3O+)浓度（提高pH）， 使反应趋向右方，水合羟基络合物的电荷逐渐降低， 最终生成中性氢氧化铝难溶沉淀物。
改善办法：投加高分子助凝剂或改用气浮法。
2. pH
不同混凝剂影响程度不同。硫酸铝最佳pH范围在6.5~7.5，除色 时，pH在4.5~5之间。三价铁盐，最佳pH范围在6.0~8.4，比硫酸铝 宽。硫酸亚铁只有在pH＞8.5且有足够溶解氧时，才有较好效果。
高分子混凝剂尤其是有机高分子，受pH影响较小。铝盐或铁盐 水解过程不断产生H+使pH下降，要保持较佳pH，必须有一定碱度， 当碱度不够时需要投加石灰。
✓ 胶粒因ξ电位电位降低或消除以至失去稳定性的过 程，称为胶体脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。
(2) 吸附架桥作用
✓高分子聚合物某一基团与胶体微粒产生强烈吸附。 因其线性度大，另一端又吸附分子附另一胶粒，在两 胶料间进行了架桥，颗粒逐渐增大。这种由高分子物 质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程，称为絮凝。
2. 混凝原理
(1) 压缩双电层作用
✓ 混凝剂提供大量正离子，会涌入胶体扩散层甚至吸 附层, 由于总电位不变，增加扩散层和吸附层正离子 浓度，使扩展层减薄，使ξ电位降低。双电层被压缩。
• 吸附层和扩散层反离子的总电荷数等于胶 核表面电位形成离子的电荷（电位离子）。
• 胶核和吸附层组成的微粒（胶粒）在溶液中做布朗运 行时，扩展层中大部分反离子未随胶体微粒一起运动， 导致胶粒电性。
• 胶体化学中，常将吸附层当作滑动界面。
✓单羟基单核络合物又进一步水解：
[Al(OH)(H 2O)5 ]2 H2O [Al(OH) 2 (H 2O) 4 ] H3O [Al(OH) 2 (H 2O) 4 ] H2O [Al(OH) 343;(或H3O+)浓度（提高pH）， 使反应趋向右方，水合羟基络合物的电荷逐渐降低， 最终生成中性氢氧化铝难溶沉淀物。
改善办法：投加高分子助凝剂或改用气浮法。
2. pH
不同混凝剂影响程度不同。硫酸铝最佳pH范围在6.5~7.5，除色 时，pH在4.5~5之间。三价铁盐，最佳pH范围在6.0~8.4，比硫酸铝 宽。硫酸亚铁只有在pH＞8.5且有足够溶解氧时，才有较好效果。
高分子混凝剂尤其是有机高分子，受pH影响较小。铝盐或铁盐 水解过程不断产生H+使pH下降，要保持较佳pH，必须有一定碱度， 当碱度不够时需要投加石灰。
✓ 胶粒因ξ电位电位降低或消除以至失去稳定性的过 程，称为胶体脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。
(2) 吸附架桥作用
✓高分子聚合物某一基团与胶体微粒产生强烈吸附。 因其线性度大，另一端又吸附分子附另一胶粒，在两 胶料间进行了架桥，颗粒逐渐增大。这种由高分子物 质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程，称为絮凝。
2. 混凝原理
(1) 压缩双电层作用
✓ 混凝剂提供大量正离子，会涌入胶体扩散层甚至吸 附层, 由于总电位不变，增加扩散层和吸附层正离子 浓度，使扩展层减薄，使ξ电位降低。双电层被压缩。
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第2章 污水的化学处理法
2.1 化学混凝法 2.2 中和法 2.3 化学沉淀法 2.4 氧化-还原法
12.11.2020
1
2.1 化学混凝法(Coagulation)
❖ 概述 ❖ 混凝原理 ❖ 混凝剂和助凝剂 ❖ 影响混凝的主要因素 ❖ 混凝工艺过程与设备
12.11.2020
ห้องสมุดไป่ตู้
2
一、概 述
1、废水分散体系
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。如要了解胶体带电现象和使胶体脱稳的途 径，就必须研究胶体的结构。
12.11.2020
7
电位离子
（2）
胶
体
滑动面
的
胶团边界
结
构
吸附层
胶体的双电
层结构模型
12.11.2020
胶核
束 缚 反 离 子
扩 散 层
8
胶体粒子的结构式：
根据分散相粒度不同，废水可分为三类：
粗分散体系（悬浮液）：分散相粒度>100nm。
胶体分散体系（胶体溶液）：分散相粒度为1~100nm。
分子 - 离子分散体系（真溶液）： 分散相粒度为0.1~1nm。
12.11.2020
3
吸附法等处理
0.1nm
1nm
0.1nm
1nm
混凝法处理
100nm
自然沉淀或 过滤处理
(4) 胶体保持稳定的原因
1）胶体微粒的带电性。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。 2）水化作用。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 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 去除它，首先要使它们脱稳，然后凝聚和絮凝。
扩散层 diffuse layer
自由反 离子
束缚反 离子
胶团(colloidal micelle)
其中，m为胶核中的分子数；n为被吸附的电位离子数； (n-x)为吸附层中反离子数；x为扩散层中的反离子数。 10
(3) 电位（总电位）与 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， 常称电位。 •胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位称 为总电位或称电位 。 •在总电位一定时，扩散层愈厚， 电位愈高； 反之扩散层愈薄， 电位也愈低。 •电位引起的静电斥力，阻止胶粒互相接近和 接触碰撞。
11
• 电位对于某类胶体而言，是固定不变的， 它无法测出，也不具备实用意义。 • 电位可通过电泳或电渗计算得出，测定 电位可确定电荷大小以及稳定程度。它随着 温度、PH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。
4q
q—电动电荷密度 δ—扩散层厚度
12.11.2020
ε—水的介电常数 12
12.11.2020
6
1、废水中胶体颗粒的稳定性 （1）胶体特性
➢光学性质：在水溶液中能引起光的反射的性质。 ➢力学性质：主要是指胶体的布朗运动。 ➢表面性能：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。
➢动电现象：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带电的。
附架桥、沉淀物网捕四种。
12.11.2020
14
（1）压缩双电层机理 (modification of the electrical double layer)
• 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 增高时，则扩散层的厚度将减小。
• 该过程的实质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 压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。
13
2.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 稳定性（stabilization)。
胶体因电位降低或消除，从而失去稳定性的过 程称为脱稳(destabilization)。
凝聚：指脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程。 絮凝：指未经脱稳的胶体形成大颗粒絮体的过程。 混凝：包括凝聚和絮凝两个过程。 混凝机理：可分为压缩双电层、吸附电中和、吸
100m
粒度
真溶液
胶体溶液
悬浮液
12.11.2020
4
2、去除对象：主要为废水中细小的悬浮颗 粒和胶体颗粒。
3、混凝法的用途
•可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子 有机物、某些重金属和放射性物质。如造纸、钢铁、 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。如污泥处理
• 由于扩散层厚度的减小，胶粒得以迅速凝聚。
12.11.2020
15
溶液中离子浓度与扩散层厚度 的关系
溶液中离子
浓度低时，
扩散层厚度 反 为OA 离 子 浓
溶液中离子 度 浓度高时，
扩散层厚度 O 减小为OB
溶液中离子浓度高 溶液中离子浓度低
BA
到颗粒表面的距离
12.11.2020
16
✓ 港湾处泥沙沉积现象可用该机理较好地解释。
12.11.2020
17
（2）吸附电中和机理
(electrical neutralization)
• 胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子 或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，
由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，
12.11.2020
9
例：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。
解：氢氧化铁胶体粒子的结构式如下所示：
[Fe(OH)3]m nH＋ (n－x)Cl－x+ x Cl－
胶核 (nuclear)
吸附层 stationary layer
电位形
成离子 胶粒(colloidal particle)
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 以在港湾处泥砂易沉积。
✓ 该机理无法解释的现象：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，其至重新稳定。
✓压缩双电层机理只是通过单纯静电现象来说明 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 几种机理。
4、优点：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。
缺点：运行费用较高，沉渣量大，且脱水较困难。
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二、混凝原理
• 混凝是通过向废水中投加化学药剂—— 混凝剂(coagulant)，破坏胶体的稳定 性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集 (aggregation)成较粗大的颗粒而沉淀， 得以与水分离，使废水得到净化。
2.1 化学混凝法 2.2 中和法 2.3 化学沉淀法 2.4 氧化-还原法
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2.1 化学混凝法(Coagulation)
❖ 概述 ❖ 混凝原理 ❖ 混凝剂和助凝剂 ❖ 影响混凝的主要因素 ❖ 混凝工艺过程与设备
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一、概 述
1、废水分散体系
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。如要了解胶体带电现象和使胶体脱稳的途 径，就必须研究胶体的结构。
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电位离子
（2）
胶
体
滑动面
的
胶团边界
结
构
吸附层
胶体的双电
层结构模型
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胶核
束 缚 反 离 子
扩 散 层
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胶体粒子的结构式：
根据分散相粒度不同，废水可分为三类：
粗分散体系（悬浮液）：分散相粒度>100nm。
胶体分散体系（胶体溶液）：分散相粒度为1~100nm。
分子 - 离子分散体系（真溶液）： 分散相粒度为0.1~1nm。
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吸附法等处理
0.1nm
1nm
0.1nm
1nm
混凝法处理
100nm
自然沉淀或 过滤处理
(4) 胶体保持稳定的原因
1）胶体微粒的带电性。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。 2）水化作用。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 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 去除它，首先要使它们脱稳，然后凝聚和絮凝。
扩散层 diffuse layer
自由反 离子
束缚反 离子
胶团(colloidal micelle)
其中，m为胶核中的分子数；n为被吸附的电位离子数； (n-x)为吸附层中反离子数；x为扩散层中的反离子数。 10
(3) 电位（总电位）与 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， 常称电位。 •胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位称 为总电位或称电位 。 •在总电位一定时，扩散层愈厚， 电位愈高； 反之扩散层愈薄， 电位也愈低。 •电位引起的静电斥力，阻止胶粒互相接近和 接触碰撞。
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• 电位对于某类胶体而言，是固定不变的， 它无法测出，也不具备实用意义。 • 电位可通过电泳或电渗计算得出，测定 电位可确定电荷大小以及稳定程度。它随着 温度、PH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。
4q
q—电动电荷密度 δ—扩散层厚度
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ε—水的介电常数 12
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1、废水中胶体颗粒的稳定性 （1）胶体特性
➢光学性质：在水溶液中能引起光的反射的性质。 ➢力学性质：主要是指胶体的布朗运动。 ➢表面性能：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。
➢动电现象：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带电的。
附架桥、沉淀物网捕四种。
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（1）压缩双电层机理 (modification of the electrical double layer)
• 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 增高时，则扩散层的厚度将减小。
• 该过程的实质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 压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。
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2.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 稳定性（stabilization)。
胶体因电位降低或消除，从而失去稳定性的过 程称为脱稳(destabilization)。
凝聚：指脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程。 絮凝：指未经脱稳的胶体形成大颗粒絮体的过程。 混凝：包括凝聚和絮凝两个过程。 混凝机理：可分为压缩双电层、吸附电中和、吸
100m
粒度
真溶液
胶体溶液
悬浮液
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2、去除对象：主要为废水中细小的悬浮颗 粒和胶体颗粒。
3、混凝法的用途
•可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子 有机物、某些重金属和放射性物质。如造纸、钢铁、 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。如污泥处理
• 由于扩散层厚度的减小，胶粒得以迅速凝聚。
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溶液中离子浓度与扩散层厚度 的关系
溶液中离子
浓度低时，
扩散层厚度 反 为OA 离 子 浓
溶液中离子 度 浓度高时，
扩散层厚度 O 减小为OB
溶液中离子浓度高 溶液中离子浓度低
BA
到颗粒表面的距离
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✓ 港湾处泥沙沉积现象可用该机理较好地解释。
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（2）吸附电中和机理
(electrical neutralization)
• 胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子 或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，
由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，
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例：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。
解：氢氧化铁胶体粒子的结构式如下所示：
[Fe(OH)3]m nH＋ (n－x)Cl－x+ x Cl－
胶核 (nuclear)
吸附层 stationary layer
电位形
成离子 胶粒(colloidal particle)
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 以在港湾处泥砂易沉积。
✓ 该机理无法解释的现象：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，其至重新稳定。
✓压缩双电层机理只是通过单纯静电现象来说明 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 几种机理。
4、优点：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。
缺点：运行费用较高，沉渣量大，且脱水较困难。
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二、混凝原理
• 混凝是通过向废水中投加化学药剂—— 混凝剂(coagulant)，破坏胶体的稳定 性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集 (aggregation)成较粗大的颗粒而沉淀， 得以与水分离，使废水得到净化。