20160309-第2节 沉淀的基础理论
沉淀法原理
沉淀法原理沉淀法是一种常见的物质分离和提纯方法，它基于物质在溶液中溶解度的差异，通过加入沉淀剂使目标物质沉淀出来，从而实现分离和提纯的目的。
沉淀法的原理主要包括溶解度积、共沉淀和选择性沉淀三个方面。
首先，溶解度积是沉淀法的基础原理之一。
溶解度积是指在一定温度下，物质在溶剂中达到饱和溶解时所能溶解的物质的量乘积。
当溶液中某种物质的浓度超过了其溶解度积时，就会发生沉淀反应，使其沉淀出来。
这一原理是沉淀法能够实现物质分离和提纯的基础。
其次，共沉淀是沉淀法中常见的现象。
共沉淀是指在沉淀过程中，除目标物质外，还有其他物质一起沉淀下来的现象。
这种情况通常发生在沉淀剂选择不当或溶液条件变化时。
为了避免共沉淀的发生，需要根据目标物质的特性选择合适的沉淀剂，并严格控制溶液的条件，以确保目标物质的纯度和提纯效果。
最后，选择性沉淀是沉淀法的关键原理之一。
选择性沉淀是指通过调节溶液的条件和选择合适的沉淀剂，使目标物质能够选择性地沉淀出来，而不影响其他物质。
这需要对目标物质和其他杂质物质的溶解度特性有深入的了解，以便在实际操作中实现有效的分离和提纯。
总的来说，沉淀法原理是基于物质在溶液中溶解度的差异，通过控制溶液条件和选择合适的沉淀剂，实现目标物质的选择性沉淀，从而达到分离和提纯的目的。
在实际操作中，需要充分了解目标物质和溶液条件的特性，以确保沉淀法能够有效地实现物质的分离和提纯。
同时，需要注意避免共沉淀的发生，以保证提纯效果和目标物质的纯度。
沉淀法作为一种重要的分离和提纯方法，在化学、生物和环境等领域都有着广泛的应用。
通过深入理解其原理和特性，可以更好地应用于实际生产和科研工作中，为相关领域的发展和进步提供有力支持。
重力沉降法基本理论资料
§2.5 沉砂池
沉砂池设计要时考虑的问题
沙粒的粒径
沉砂池去除的砂粒比重为2.65、粒 径为0.2mm以上。
沉砂池的类型
• 平流沉砂池 • 曝气沉砂池 • 旋流式沉砂池（比式pista，钟式Jeta） • 多尔沉砂池（Doer）
1、平流沉砂池
▪ 构造：
入流渠 闸板 过流沉砂区 出流渠 沉砂斗(重力 机械）
平流沉砂池设计实例
【例2-1 】 已知某城市污水处理厂的最大 设计流量是1.5万 m3/d，最小设计流量为 0.75 万m3/ d ，总变化系数KZ=1. 05，求 沉砂池各部分尺寸。
设计计算步骤
1.长度
取v=0.25m/s t=40s L=vt=0.25×40=10m
2.水流断面面积
A= Q max / v =15000/(3600×24×0.25)=0.7m2
8 验算最小流速 V min= 0.1736/（0.6×0.58×2） =0.25m/s>0.15m/s 符合要求
2曝气沉砂池
• 结构：
沿集砂斗一侧的池长方向设有曝气装置
▪ 曝气的作用
防止有机颗粒随泥砂排出，预曝气为后 续处理创造有利条件
共有4个沉砂斗，则 V1=0.9/4=0.225m3
5.贮砂斗各部分尺寸计算
取b2=0.5m a=55° 砂斗高: h3′=(b1-b2)/2tana =(1-0.5)/2tan55≈0.4m
沉砂斗容积 V0= h3’/6（2b12+2b1b2+2b22） = 0.4/6(2×1.0+2×1×0.5+2×0.25) =0.23m3 (取0.25m3)
▪ 平流沉砂池设计
原则—最大流量设计，最小流量核算
沉淀实验原理
沉淀实验原理嘿，朋友们！今天咱就来讲讲沉淀实验原理。
你说这沉淀实验啊，就像是一场奇妙的魔法表演！想象一下，把各种化学物质倒在一起，就像把不同颜色的糖果放进一个袋子里。
然后呢，神奇的事情发生了，一些物质就乖乖地沉淀下来了，这多有意思呀！沉淀实验的原理其实并不复杂。
简单来说，就是不同的物质在特定条件下，它们的溶解度不一样。
有些物质就像那挑食的小孩，在某种环境里就不愿意“溶解”了，于是就沉淀出来啦。
这就好比有些人喜欢热闹，有些人就喜欢安静地待在角落里一样。
比如说，咱常见的石灰水，往里面通点二氧化碳，嘿，就会有白色沉淀产生。
这白色沉淀就像是变魔术变出来的一样，让你忍不住惊叹。
再想想看，这沉淀实验不就跟我们生活中的一些事情很像吗？有时候，我们会遇到一些事情，就像那些溶解度低的物质，慢慢就沉淀在我们心里了。
而有些开心的、容易溶解的事情呢，就像一阵风，吹过就没了。
做沉淀实验的时候，可得仔细观察哦。
就像我们观察生活中的细节一样，一点点细微的变化都可能带来惊喜。
看着那些沉淀慢慢形成，你会有一种成就感，就好像自己创造了一个小小的世界。
而且哦，这沉淀实验还能教会我们一些道理呢。
它告诉我们，有些东西是需要时间和条件才能显现出来的。
不能着急，得耐心等待。
这和我们追求梦想不是一样的吗？不能一下子就看到结果，得一步一步努力，慢慢积累，最后才能收获属于我们的“沉淀”。
还有啊，不同的物质组合会产生不同的沉淀，这多神奇呀！就像我们和不同的人相处会有不同的故事一样。
每一次的沉淀实验都是一次探索，一次发现新事物的机会。
总之呢，沉淀实验原理虽然看似简单，但里面蕴含的乐趣和道理可不少呢！它让我们看到了化学世界的奇妙，也让我们联想到生活中的点点滴滴。
让我们继续在沉淀实验的世界里遨游，发现更多的惊喜吧！这沉淀实验，真的很值得我们好好去探索和研究呀！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
初中化学知识点总结沉淀
初中化学知识点总结沉淀初中化学是学生接触化学科学的起始阶段，为了帮助学生更好地理解和掌握化学知识，本文将对初中化学中关于沉淀的知识点进行总结。
# 1. 什么是沉淀沉淀是指在溶液中某些物质由于化学反应或物理作用而形成的不溶于水的固体。
这些物质可能是无机盐、金属、氧化物或氢氧化物等。
当这些物质的浓度超过其在水中的溶解度时，就会形成沉淀。
# 2. 沉淀的形成条件沉淀的形成通常需要满足以下条件之一：- 溶质的浓度超过了其在水中的溶解度。
- 溶液的pH值发生变化，导致某些物质的溶解度降低。
- 温度变化，影响溶质的溶解度。
- 有其他物质加入，与溶质发生反应生成不溶于水的化合物。
# 3. 沉淀的类型根据沉淀的性质和形成原因，可以将其分为以下几类：- 无机沉淀：如硫酸钡、氯化银等，这些物质在水中的溶解度极低，很容易形成沉淀。
- 有机沉淀：如某些染料和有机盐，它们在水中的溶解度受pH值影响较大。
- 金属沉淀：如铜、铁、铅等金属的氢氧化物或硫化物，它们在特定条件下会形成沉淀。
- 氧化物沉淀：如氧化铁、氧化铝等，这些物质在特定条件下也会从溶液中沉淀出来。
# 4. 沉淀的实验观察在实验中，沉淀的形成通常伴随着溶液颜色的变化、浑浊度的增加以及固体物质的生成。
通过观察这些现象，可以判断沉淀是否形成以及沉淀的性质。
# 5. 沉淀的分离方法在实验室中，沉淀可以通过过滤或离心等方法从溶液中分离出来。
过滤是利用滤纸或滤网将固体沉淀与液体分离；离心则是利用离心力将沉淀推向容器的底部，从而实现分离。
# 6. 沉淀的应用沉淀在工业和日常生活中有着广泛的应用，如：- 水处理：通过添加特定的化学物质使水中的杂质形成沉淀，从而净化水质。
- 分析化学：利用沉淀反应进行物质的定性和定量分析。
- 冶金工业：通过沉淀反应从矿石中提取金属。
- 医药制造：在药物的提纯过程中，沉淀技术被用来分离有效成分和杂质。
# 7. 沉淀的注意事项在进行沉淀实验时，需要注意以下几点：- 严格控制溶液的浓度和pH值，以确保沉淀的完全形成。
第二章沉淀法
常用有机溶剂： 苯酚、氯仿 为蛋白质的一类变性剂。
常用蛋白质水解酶： 溶菌酶、蛋白酶K、蛋白酶E
第二章沉淀法
(1)去污剂
在破细胞的溶液中， ➢ 加入适量的阴离子去污剂 SDS或其他去污剂,有利于使膜蛋白
和脂肪溶解，将DNP／RNP复合物解聚，进而释放出核酸。 ➢ 随后加入适量的乙酸钾溶液，以沉淀核酸抽提液中的SDS-蛋
④蛋白质的纯度和浓度
一般控制样品液蛋白浓度在0.2％—2％为宜。 (蛋白质浓度越高，共沉淀现象越明显）
第二章沉淀法
⑤其他
在进行盐析沉淀时，有时需在溶液中加 1mmol／L的EDTA-Na2盐，以除去沉淀剂中带 入的金属离子。
再者是加硫酸铵沉淀的时间要控制好，过长 过短都不适宜，一般需要2h左右。
第二章沉淀法
以下优点： 溶解度大，对温度不敏感。 分级效果好。有稳定蛋白质结构的作用。 价格低廉，废液可以肥田。
缺点：得到的样品欲继续纯化时，需花一定时 间脱盐。
第二章沉淀法
②硫酸铵盐析
A．固体法 在大体积的粗制品溶液中逐步加入固体硫酸铵，当加
到一定饱和度时，蛋白质便可沉淀出来。 例如，在尿素酶抽提液中加入固体硫酸铵，当饱和度
第二章沉淀法
盐析小结
A.分级沉淀； B.作图盐析曲线：
测蛋白质或酶含量；作盐析曲线图（以蛋白质或酶含 量和相对应的硫酸铵浓度之间的关系）； C.确定最佳盐析范围： 反复试验，确定最佳盐析范围（材料来源的难易，有 效成分纯度和收得率的需求）。
第二章沉淀法
(3)盐析的影响因子
①盐析常数(KS)
白质及SDS-K+等物质； ➢ 接着可采用离心方法将沉淀物除去，上清液即为初步纯化的
核酸制品。
沉淀理论 ppt课件
F3
A
L
u2 2
式中：λ—阻力系数，当颗粒周围绕流处于
层流状态时， λ=24/Re；Re为颗粒绕流雷偌
数，与颗粒的直径、沉速、液体的粘度等有
关，
Re udL
A—自由沉淀颗粒在垂直面上的投影面积，
A 1 d 2
4 15
颗粒下沉开始时，沉速为0，逐渐加速，
阻力F3也随之增加，很快三种力达到平衡，颗 粒等速下沉，du/dt=0，代入公式：
为了便于说明沉淀池的工作原理以及分析 水中悬浮颗粒在沉淀池内运动规律， Hazen和Camp提出了理想沉淀池的概念。 理想沉淀池划分为4个区域，即进口区域、 沉淀区域、出口区域及污泥区域。
19
作如下假设
(1) 沉淀区过水断面上各点的水流速度均 相同，水平流速为ν；
(2) 悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速 度为u；
u—颗粒沉速，m/s；
t—沉淀时间，s；
F1—颗粒的重力 F2—颗粒的浮力 F3—颗粒沉淀过程中受到的摩擦阻力。
13
（1）颗粒的重力：
F1
d3
6
S
g
其中：ρS为颗粒密度，kg/m3； d为颗粒直径，m；
g为重力加速度。
（2）颗粒的浮力：
F2
d3
6
L
g
其中：ρL为液体密度，kg/m3；
14
（3）颗粒沉淀过程中受到的摩擦阻力：
6
2、絮凝沉淀
这是一种絮凝性固体颗粒 在稀悬浮液中的沉淀。
虽然悬浮固体浓度也不高 （50-500mg/L），但颗粒在沉 降过程中接触碰撞时能互相聚 集为较大的絮体，因而颗粒粒 径和沉降速度随沉降时间的延 续而增大。
实例：颗粒在初 沉池内的后期 沉降，生化处 理中污泥在二 沉池中间段的 沉淀，及水处 理的混凝沉淀。
沉淀生成原理
沉淀生成原理
沉淀生成原理是指在溶液中加入适当的化学试剂，通过反应生成的沉淀物从溶液中析出的过程。
沉淀生成的基本原理是溶液中的阳离子和阴离子发生反应生成不溶性的化合物，使其溶解度下降，从而使之沉淀下来。
沉淀生成的原理可以从溶液中的离子间的化学反应来解释。
当溶液中存在两种离子A+和B-时，如果它们之间存在亲和力，并且生成的化合物AB是不溶于溶液中的，那么溶液中的A
和B就会发生反应生成AB，并以固体的形式沉淀下来。
沉淀生成的原理还可以从溶液中化学平衡的角度来解释。
在溶液中，溶解度积（Ksp）描述了沉淀反应的平衡状态。
当溶液中存在反应物的浓度超过了其溶解度积时，沉淀就会生成。
溶液中的阳离子和阴离子浓度的提高会导致Ksp的增大，促使沉淀生成。
为了使沉淀生成，通常需要添加适当的化学试剂，例如沉淀剂或络合剂。
沉淀剂可以与离子发生反应生成不溶性的沉淀物，而络合剂可以与某一种离子形成络合物，降低其浓度，从而促使沉淀生成。
总之，沉淀生成原理是基于溶液中离子间的化学反应或化学平衡，通过合适的反应条件，使溶液中的离子生成不溶性的沉淀物。
这一原理在实验室中常用于分离和提纯物质，以及分析化学中的沉淀滴定等应用。
重力沉降法基本理论
这些因素的不利影响是：固体颗粒的沉速降低,并 导致 (1-p0) 和 u/u0 都减小；水流水平分速v可能超过 颗粒冲起速度vc，使已沉降的颗粒被重新冲起。
只有采用比理想条件更长的沉降时间和更 小的表面负荷，才能达到预期的分离效果。
因此，将静置沉降曲线用于沉淀池的设计 时，常按以下的经验公式确定设计表面负荷q和 沉降时间t:
s
变大，u也会之变大。
絮凝沉降颗粒运动轨迹
污泥区
为保守起见，沉降效率依然按照：
E T (1 p 0 )
P0 0
u u0
dp
进行计算。
§2.4 实际应用中的问题
除了颗粒沉速外，温度差引起的对流，密度差引 起的异重流，池内死角和水与池壁摩擦引起的滞流， 风力和水力搅动以及配水、集水装置不可能绝对合理 等引起的短路流和紊流,都会造成池内水流和水中固体 颗粒作不规则运动。 这些因素的不利影响是：固体颗粒的沉速降低,并 导致(1-p0)和u/u0都减小；水流水平分速v可能超过颗 粒冲起速度vc，使已沉降的颗粒被重新冲起。
Q s Q max X 1 260000 3 . 0 10
5
7 .8 m / d
3
存砂所需容积
V Q s t 7 . 8 2 15 . 6 m
3
取2个砂斗
V 1 [ ( 0 . 5 1 . 0 ) 0 . 76 (1 . 0 3 . 0 ) 0 . 14 ] 12 . 0 10 . 2 m 2 2 1 1
A Q max
1
3 . 00 0 . 10
30 . 0 m
2
2
A1 30 . 0 / 2 15 . 0 m
化学沉淀知识点总结高中
化学沉淀知识点总结高中1. 化学沉淀的基本原理化学沉淀是指在溶液中发生的沉淀反应。
在化学反应中，离子通过化学反应生成不溶于溶液的固体沉淀物。
例如，加入氯化银溶液和氯化钠溶液混合，会生成氯化银的沉淀。
化学沉淀的基本原理是溶液中存在不溶于溶解的固体沉淀物，并且生成沉淀的反应是一个可逆反应。
2. 化学沉淀的条件化学沉淀发生的条件主要有溶液中含有沉淀物的阳离子和阴离子，以及溶液中的离子浓度达到一定程度。
当溶液中的阳离子和阴离子浓度达到一定程度时，离子之间发生的化学反应就会生成不溶于溶液的沉淀物。
此外，溶液的pH值也会影响化学沉淀的过程。
3. 化学沉淀反应的类型化学沉淀反应主要分为两种类型，一种是阳离子和阴离子反应生成的沉淀，另一种是双离子交换反应生成的沉淀。
在阳离子和阴离子反应生成的沉淀中，阳离子和阴离子通过化学反应生成不溶于溶液的沉淀物，例如氯化铅和硫化镉的沉淀反应。
在双离子交换反应生成的沉淀中，双离子通过交换反应生成不溶于溶液的沉淀物，例如硫酸钡和硫酸钠的沉淀反应。
4. 化学沉淀实验的常见试剂和方法进行化学沉淀实验时常用的试剂有氯化铅溶液、硫化钠溶液、氧化镉溶液等。
常用的方法有分步法、直接法等。
分步法是将试剂分步加入反应中，观察每一步生成的沉淀情况。
直接法是将所有试剂一次性加入反应中，观察生成的沉淀情况。
5. 化学沉淀反应的应用化学沉淀反应在实验室和工业生产中有着重要的应用价值。
在实验室中，化学沉淀反应常用于分析离子成分、提取目标物质等。
在工业生产中，化学沉淀反应常用于废水处理、金属提取、纯化等领域。
6. 化学沉淀反应的注意事项在进行化学沉淀实验时需要注意以下几点，一是要遵守实验室操作规程，注意安全操作。
二是要严格控制试剂的用量和浓度，避免试剂的浪费和污染。
三是要对生成的沉淀物进行分离和纯化，确保实验结果的准确性。
综上所述，化学沉淀是化学实验和工业生产过程中常见的反应类型，具有重要的应用价值。
通过对化学沉淀的基本原理、条件、反应类型、应用以及注意事项的了解，可以更好地掌握化学沉淀的知识，提高实验操作能力和工业生产效率。
第二章 沉淀法汇总
P2、P1为初始和最终溶液的饱和度
X为1L溶液所需加入的硫酸铵的克数
（2）查表法
调整硫酸铵溶液饱和度计算表
B.饱和溶液法 这是一种使蛋白质脱水沉淀比较温
和的力法。其操作是在蛋白质溶液中逐步加人预先调好pH的 饱和硫酸铵溶液，不同饱和硫酸铵溶液，不同饱和度所需的 硫酸铵的量可用下列公式表示：
V＝V0
1. 盐析法
(1) 盐分级沉淀 (2) 盐析曲线制作 (3) 盐析的影响因子 (4) 脱盐
(1)盐分级沉淀
①盐的选择：常选用硫酸铵,其优点：
a.溶解度大，对温度不敏感.(水的温度=25℃，硫酸铵的饱和溶解度=769g,当水
的温度=0℃时，其饱和溶解度高=679g,这是其他盐类所不具备的。)
b.分级效果好.有些抽提液经过加适量硫酸铵的一步分级沉淀处理后，就可除去杂蛋
（一）盐析法
原理：高浓度中性盐存在下，使生物分子在水溶液中溶解 的溶解度降低而产生沉淀的方法，多用于蛋白质（酶）的 分离。
常用的盐类是硫酸铵。 优点：
①成本低，不需要特别昂贵的设备。 ②操作简单、安全。 ③对许多生物活性物质具有稳定作用。
盐析机制
①盐溶：[盐]低时，S（蛋白质的溶解度）随[盐]增加而 增加； ②盐析：[盐]高时，S（蛋白质的溶解度）随[盐]增加而 降低；
(2)凝集素：为一种特殊的蛋白质，对糖蛋白中糖链的末端序 列具有明显、特异的凝集力。如伴刀豆球蛋白与含有葡萄糖、 甘露糖等分子的糖蛋白能发生特异的凝集沉淀作用，通过离心 操作可把糖蛋白和一般蛋白质分开，再用单糖作抑制剂就能使 其解离。该沉淀法反应条件较温和，专一性强。
常用有机溶剂：乙醇、甲醇、丙酮等。
优点： ①分辨能力比盐析法高，一种溶质只在一个比较窄的有机溶 剂范围内沉淀； ②沉淀不需脱盐； ③有机溶剂密度低，与沉淀物密度差大，容易进行固液分离； ④有机溶剂容易蒸发，不会在成品中残留，适用于食品、药 品的制备。
《水污染控制工程》沉淀理论
一方面随着水流在水平 方向流动，其水平流速
v等于水流速度
另一方面，颗粒在重力 作用下沿垂直方向下沉， 其沉速即是颗粒的自由
沉降速度u
颗粒运动的轨迹为其水平分速v和沉速u的矢量和，在 沉淀过程中，是一组倾斜的直线，其坡度i=u/v
v Q / A' Q /(H b)
式中：v——颗粒的水平分速； Q——进水流量；
形状晰、池的沉污泥速泥水是斗界变中面化及。的浓二。缩次二池沉沉中淀池污池中泥与间的污段浓泥缩浓过缩程 活性池污存中泥在发沉压生淀缩。属沉于淀这。种类型。
液面
在搅 拌的 作用 下分 布均
匀
自由沉淀过程示《意水污图染控制工程》 第二章
含量少的泥砂在水中的沉淀
到一定时间， 沉降完成。
随着沉 降的进 行，上 部变清
是颗粒的重力与水的浮力之
FD λ A (L uS2 / 2)
差：
Fg V S g V L g V g(S L)
式中：Fg——水中颗粒受到的作
用力；
V——颗粒的体积； ρS——颗粒的密度； ρL——水的密度；
g——重力加速度。
式中：
FD——水对颗粒的摩擦阻力； λ——阻力系数； A——自由颗粒的投影面积； uS——颗粒在水中的运动速度，
淀池对悬浮物的去除率为：
1 (1 P0 ) u0
u0 udP
0
式中：P0——沉速小于u0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的比例； （1-P0）——沉速≥u0的颗粒去除率。
上页图的运动迹线中的相似三角形存《在水着污如染下控的制关工程系》：第二章
v / u0 L / H
v u0 (L / H )
t=0时
t=t1时 t=t2时 t=无穷大时
第二章 沉淀法
沉淀法
3.1.3 加蛋白水解酶
• 溶菌酶、蛋白酶K、蛋白酶 溶菌酶、蛋白酶 、蛋白酶E • 蛋白酶 中含DNase，用前 °C，5min，或 蛋白酶E中含 中含 ，用前80° ， ， 37°C温育 温育0.5~1hr. ° 温育
沉淀法
3.2 消除多糖杂质
• 选用选择型沉淀剂：异戊醇、十六烷基三甲基溴 选用选择型沉淀剂：异戊醇、 化铵（ 化铵（CTAB)
沉淀法
制备蛋白质（蛋白质沉淀） 第二节 制备蛋白质（蛋白质沉淀）
2.1 盐析法 2.1.1 机理 盐溶：蛋白质在稀盐溶液中， 盐溶：蛋白质在稀盐溶液中，溶解度随盐浓度的增 高而上升的现象。 高而上升的现象。
沉淀法
• 盐析：当盐浓度增高到一定值时，蛋白质的溶解 盐析：当盐浓度增高到一定值时， 度逐渐下降，直至蛋白质析出。 度逐渐下降，直至蛋白质析出。
沉淀法
C、蛋白质纯度和浓度的影响： 、蛋白质纯度和浓度的影响： D、其他因素的影响： 、其他因素的影响： 金属离子： 金属离子：加EDTA－Na2溶液 － 时间： 加（NH4)2SO4时间：2hr加完 加完
沉淀法
5) 脱盐
• 凝胶过滤法： 凝胶过滤法： • 透析法： 透析法： 透析方法： 透析方法： 搅拌下， 平衡， 搅拌下，3hr平衡，样品液：透析液＝1:10； 平衡 样品液：透析液＝ ； 或静止，过夜，样品液：透析液＝ 或静止，过夜，样品液：透析液＝1:20。 。
阳离子去污剂： 阳离子去污剂：SDS 其他去污剂：十二烷基肌氨酸钠、 其他去污剂：十二烷基肌氨酸钠、DOC、Triton X 、 －100、Tween 40 、
沉淀法
3.1.2 加有机溶剂
• 机理：加入苯酚、氯仿等蛋白质变性剂，反复抽 机理：加入苯酚、氯仿等蛋白质变性剂， 上层水相即为核酸制品。 提，上层水相即为核酸制品。 • 操作注意： 操作注意：
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2、自由沉淀实验 (1) 实验目的
实际废水中悬浮物颗粒粒径不均匀，形状 各异，密度也有差异。 通过沉淀试验：
① 了解废水中悬浮物的沉淀特点；
② 为工程设计提供参数。
自由沉降试验所用的沉降柱 (settling column)示意图 每次试验用5–7个相相同的沉 降柱
溢流口
取样口
(2) 实验方法
沉淀去除的对象及构筑物
① 砂粒 ② 化学沉淀 ③ 混凝絮体 ④ 生物污泥
沉砂池 沉淀池
⑤ 污泥浓缩
浓缩池
位置
A、作为处理系统的主体； B、工艺流程主体处理单元之前——预处理； C、工艺流程主体处理单元之后； D、污泥处置。
（1）城市污水处理工艺:
沉 砂 池初 格 栅 沉 池 好 氧 二 沉 池排 水 污 水 消 化 浓 缩 池
24 C Re
Re
du y
悬浮颗粒在水中的受力分析
du m F 1 F 2 F 3 dt
3 2 2 du d d u m g ( ) C g y y dt 6 4 2
4g g y u d 3C y
悬浮颗粒在水中的受力分析
F1
d
6
3
gg
F2
d3
6
gy
2 2 2 2 2 C d u d u u y F 3 C CA y y 8 4 2 2
C——阻力系数，球形颗粒周围液体绕流雷诺数的函数， 由于污水中颗粒直径较小，沉速不大，绕流处于层流状 态，可用层流阻力系数公式
(3) 沉淀效率计算
给定的沉降时间t内： 对于μ≥μ0的颗粒全部除去 1-p0
对于μ<μ0的颗粒可被部分去除。 p0
第二章 沉淀技术
(1)盐类的选择 常用的盐为(NH4)SO4 。其优点：
①溶解度大，对温度不敏感
25℃
0℃
4.1mol/L (767g/L ) 3.9mol/L (679 g/L)
②分级效果好 少量的盐浓度变化（盐析范围窄）即可使有 效成分与杂质间分开。
③对核酸、蛋白等大分子有保护作用。
④价廉易得，工艺上讲，其本身就是肥料，废液可肥田。
二、有机溶剂沉淀法：指利用能和水互溶的有机 溶剂，如乙醇、丙酮、甲醇和乙腈，在低盐浓度 下沉淀蛋白质的方法。
原理 脱水作用，破坏水化膜 ；降低溶液极性 有机溶剂与盐析比较其优点：
①分辨率高 一种物质只能在一个比较窄的有机溶剂范 围内沉淀 ②沉淀后不需脱盐。 缺点：对某些大分子如酶等变性失活。同时此法必须 在低温下进行。
沉淀核酸应注意基本工作思路组织的粉碎细胞的裂解dnprnp的解聚除蛋白质多糖及rna或dna杂质的去除核酸的沉淀一组织的粉碎细胞的裂解动植物组织液氮研磨裂解液裂解sds低渗缓冲液微生物离心收集菌体sds裂解细胞溶解膜蛋白和脂肪二dnprnp复合物的解聚蛋白质的去除方法加去污剂有机溶剂蛋白水解酶等
第二章 沉淀技术
饱和硫酸铵的配制：取过量的硫酸铵加热溶 解，再在0℃或室温下放置，直至硫酸铵 有固体析出即达100%饱和度。
要达到某一饱和度所需加入硫酸铵溶液的体积
可按下式计算：
V=V0(S2－S1)/(1－S2) V—所需加入饱和硫酸铵溶液的体积；
V0——待盐析溶液的体积； S1——待盐析溶液的原始饱和度； S2—所需达到的硫酸铵的饱和度。 适用于原来溶液体积不大时使用。
第二节 蛋白质沉淀法
一、盐析法 1. 原理：高浓度的中性盐使蛋白质分子表面电荷被中和，水化膜 被破坏，蛋白质分子表面疏水区域相互作用，引起蛋白质分子相 互聚集并沉淀析出。 2. 盐的分级沉淀：
20160309-第2节 沉淀的基础理论
P0
0
udP 的计算：据P-u曲线用图解法确定
P （%） P0
液面 H h 取样口 自由沉淀实验示意图
总去除率： (1 P0 )
1 u0
P0
0
udP
u0
u
P0
P-u曲线
0
udP
第3、4节课
2
2016/4/24
（2）绘制去除率与沉淀时间、沉淀速度关系曲线 根据去除率公式，对于不同的t0、u0可算出相应的 绘制-t、-u曲线，用于工程设计 去除率 （ %） 去除率 （ %）
四.沉淀池的工作原理
1.平流式理想沉淀池
沉淀时间
沉淀速度
-t曲线
-u 曲线
理想沉淀池的假设条件： （1）沉淀区各点水流水平速度为v； （2）沉淀区进水断面SS沿水深和池宽均匀分布； （3）在沉淀区所有SS水平分速为v，且匀速下沉； （4）SS沉到沉淀区底部后进入污泥区，不再浮起，即认为 被去除。
2.絮凝沉淀 定义：当悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在沉淀 过程中颗粒互相碰撞凝聚，粒径逐渐增大，沉淀速 度加快。在平流式沉淀池中沉淀的轨迹为曲线。 特征：沉淀过程中，每个颗粒的尺寸、质量、形状和 沉速是变化的。 活性污泥在二次沉淀池中的中间段沉淀为絮凝沉淀。
3.成层沉淀 定义：当悬浮物浓度较高（大于5 000mg/L时)，沉 淀过程中颗粒互相干扰，沉速大的颗粒无法超过沉 速小的颗粒，颗粒间相对位置保持不变，并相互凝 聚成一个整体下沉。 特征：下沉颗粒与清水之间形成清晰的液 -固界面， 沉淀显示为界面下沉。 二沉池的下部和污泥重力浓缩池的开始区域为成层 沉淀。
u [
4 g s L ( ) d ]2 3 L
沉淀的基础理论
沉淀类型
2. 絮凝沉淀
在絮凝沉淀中，悬浮颗粒浓度不高，但沉淀 过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相 互聚集增大而加快沉降，沉淀的轨迹呈曲线。沉 淀过程中，颗粒的质量、形状和沉速是变化的， 实际沉速很难用理论公式计算，需通过试验测定。 化学混凝沉淀及活性污泥在二沉池中间段的沉淀 属絮凝沉淀。
沉淀类型
3. 区域沉淀（或称成层沉淀、拥挤沉淀） 区域沉淀的悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以 上），颗粒的沉降受到周围其他颗粒影响，颗粒 间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉。 与澄清水之间有清晰的泥水界面，沉淀显示为界 面下沉。二沉池下部及污泥重力浓缩池开始阶段 均有区域沉淀发生。
沉淀类型
4. 压缩沉淀 压缩沉淀发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程 中，由于悬浮颗粒浓度很高，颗粒相互之间互相 接触，互相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的 重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污 泥斗中的污泥浓缩过程以及污泥重力浓缩池中均 存在压缩沉淀。
压缩沉淀压缩沉淀发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中由于悬浮颗粒浓度很高颗粒相互之间互相接触互相支承下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出使污泥得到浓缩
沉淀的基础理论
学号：140210092 姓名：郝国馨
概述
沉淀：利用水中悬浮颗粒和水的密度差，在重力作 用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。
自由沉淀理论基础
水中的悬浮颗粒，都因两种力的作用而发生运动： 悬浮颗粒受到的重力，水对悬浮颗粒的浮力。 假定： 1. 颗粒为球形 2. 沉淀过程中颗粒的大小、形状、重力等不变 3. 颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他颗粒 影响。
沉淀法可用于以下几个方面：
1. 污水处理系统的预处理
2. 污水的初级处理
3.沉淀理论
上澄水 自由沉淀带
水深
絮凝干涉沉淀带
B
成层沉淀带
C
时间t
压缩沉淀D
沉淀过程示意图
10
三、自由沉淀及分析 颗粒为球形
分 析 的 假 定
沉淀过程中颗粒的大小、形状、重量 等不变
颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和 其他颗粒影响。
静水中悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用 产生加速运动，经过很短的时间后，颗粒的 重力与水对其产生的阻力平衡时，颗粒即成 等速下沉。
2
式中：λ—阻力系数，当颗粒周围绕流处于 层流状态时， λ=24/Re；Re为颗粒绕流雷偌 数，与颗粒的直径、沉速、液体的粘度等有 关， ud
Re
A—自由沉淀颗粒在垂直面上的投影面积，
L
1 2 A d 4
15
颗粒下沉开始时，沉速为0，逐渐加速， 阻力F3也随之增加，很快三种力达到平衡，颗 粒等速下沉，du/dt=0，代入公式：
作如下假设 (1) 沉淀区过水断面上各点的水流速度均 相同，水平流速为ν； (2) 悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速 度为u； (3) 在沉淀区的进口区域，水流中的悬浮 颗粒均匀分布在整个过水断面上； (4) 颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。
20
当某一颗粒进入沉淀池后
一方面随着水流在水平 方向流动，其水平流速 v等于水流速度；
70 60
总去除率E(%)
50 40 30 20 10 0 0 2 4 6 8 10 12 14 颗粒沉降速度u0 (m/h) 自由沉降总去除率与颗粒的沉降速度的关系
35
7
3、区域沉淀
也称成层沉淀、拥挤沉淀。
这是一种固体颗粒（特别是强絮凝性颗粒）在较 高浓度(500mg/L以上)悬浮液中的沉降。 由于悬浮固体浓度较高，颗粒彼此靠的很近，吸附 力将促使所有颗粒聚集为一个整体，但各自保持不变 的相对位置共同下沉。此时，水与颗粒群体之间形成 一个清晰的泥水界面，沉降过程就是这个界面随沉降 历时下移的过程。
第二章沉淀
缺点：易引起蛋白质变性，必须在低温下进行 要求：所选择的有机溶剂应为与水互溶，不与蛋白质发生
作用的物质（如丙酮、乙醇）
17
四、热沉淀
原理：在较高温度下，热稳定性差的蛋白质发生 变性沉淀。根据蛋白质间热稳定性的差别进行蛋 白质热沉淀，分离纯化热稳定性高的目标产物。
利用蛋白质在pH值等于其等电点的溶液中溶解度 下降的原理进行沉淀的方法称为等电点沉淀。
等电点沉淀的操作条件：低离子强度；pH约等于 pI。
15
适用范围及优缺点
等电点沉淀适用于疏水性较大的蛋白质。亲水性 很强的蛋白质在水中溶解度较大，等电点pH条件 下不易产生沉淀。所以等电点沉淀不如盐析沉淀 应用广泛。
6
第二节 各种沉淀方法
一、盐析沉淀（重点） 二、等电点沉淀（次重点） 三、有机溶剂沉淀（次重点） 四、热沉淀
7
一、盐析沉淀
水溶液中蛋白质的溶解度一般在生理离子强度范 围内最大，而低于或高于此范围时溶解度均降低
向蛋白质的水溶液逐渐加入电解质，蛋白质吸附 盐离子后，带电表层使蛋白质分子间相互排斥， 蛋白质与水分子间相互作用加强，蛋白质溶解度 增大的现象称为盐溶
注意：热沉淀是一种动力学变性分离法，使用时 需对目标产物和共存杂蛋白的热稳定性有充分的 了解。
18
13
（三）适用范围及缺点
适用范围：盐析广泛应用于各类蛋白质的初步纯 化和浓缩。在某些情况下还可用于蛋白质的高度 纯化。
缺点：利用盐析沉淀得到的目标产物中含盐量较 高，一般在盐析沉淀后，需进行脱盐处理，才能 进行后续的分离操作（如离子交换色谱）。
14
二、等电点沉淀
蛋白质在pH值为其等电点的溶液中净电荷为零， 蛋白质之间静电排斥力最小，溶解度最低。
2-2-1沉淀
测不同沉淀时间、不同深度取样口的悬浮物浓度，由此计算悬浮物去除率。然后绘制等去除率曲线。
E
=
E0
+
u1 u0
P1 +
u2 u0
P2
+ ... +
un u0
Pn
=
E0
+
h1 H
P1 +
h2 H
P2
+ ... +
hn H
Pn
3. 拥挤沉降和压缩沉降
拥挤沉降：实际沉降速度=自由沉降速度－液体上涌速度（沉降较快颗粒引起） 等速沉降，浑液面的下沉速度代表了颗粒的平均沉降速度。
d= 4⋅ Q
π n ⋅V1
② 上升部分：V≤u0，一般生活污水取0.3~0.5mm/s，直径D：
D= 4( Q + Q )
π nV nV1
③ 上升深度：h2=V·t ，t取1.5~2.0h，D: h2≤ 3（保证水流稳定， 竖直运动）
2-2 各种沉淀池比较
2-3 斜板（管）沉淀池
浅池理论
L=vt
/L
拥挤 >500m 互相妨碍、
（成 g/L
层） 沉淀
干扰，相对 位置不变
压缩 >500m 互相支撑、
沉淀 g/L
上层靠重力
挤压出下层
的间隙水
形状、尺 寸、质量
不变
下沉速 度
不变
变大
变大
形成一个 等速 整体成层 下沉 下降
例子
沉砂池、初沉 池初期 混凝沉淀池、 初沉后期、二 沉初期 高浊度水的沉 淀、二沉后期、 浓缩池开始
3C
− d⋅
ρ ρ
l l
)
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颗粒的沉速(Stokes公式)：
u
1 S L g d2 18
3.影响颗粒沉淀速度的因素 颗粒的直径越大，沉速越快 颗粒与液体的密度差越大，沉速越大 液体的动力粘滞系数越小，沉速越快
取样口 自由沉淀实验示意图
3.数据分析
沉 淀 时间ti： 残留SS浓度Ci： Ci/C0=Pi： t 1 t 2 t 3 …t n C1 C2 C3 ……Cn P1 P2 P3 ……Pn 沉淀速度(u=H/t)：u1 u2 u3……un
2.絮凝沉淀 定义：当悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在沉淀 过程中颗粒互相碰撞凝聚，粒径逐渐增大，沉淀速 度加快。在平流式沉淀池中沉淀的轨迹为曲线。 特征：沉淀过程中，每个颗粒的尺寸、质量、形状和 沉速是变化的。 活性污泥在二次沉淀池中的中间段沉淀为絮凝沉淀。
3.成层沉淀 定义：当悬浮物浓度较高（大于5 000mg/L时)，沉 淀过程中颗粒互相干扰，沉速大的颗粒无法超过沉 速小的颗粒，颗粒间相对位置保持不变，并相互凝 聚成一个整体下沉。 特征：下沉颗粒与清水之间形成清晰的液 -固界面， 沉淀显示为界面下沉。 二沉池的下部和污泥重力浓缩池的开始区域为成层 沉淀。
采用高度小的沉淀池，可提高去除率
3
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第3、4节要点回顾 沉淀的四种类型：自由沉淀、絮凝沉淀、成层 沉淀、压缩沉淀。 单个颗粒自由沉淀速度：
u
1 s L g d2 18
根据自由沉淀试验确定去除率
(1 P0 )
1 u0
P0ຫໍສະໝຸດ 0udP4
t=H/u0=L/v
u0=Hv/L
u0=HBv/LB
u0=Q/A=q
P0
0
udp
总去除率为：
(1 P0 )
1 u0
P0
0
udp
u0的含义：沉淀池能够全部去除的颗粒的 最小沉速
4.几点说明 q与u0数值一样，物理意义不同。 据自由沉淀实验曲线，按要求的得u0 ，可计算面 积 A=Q/q “浅层沉淀”原理 当沉淀池容积V一定，处理水量Q一定时 V=A*H A越大,H越小 u0=Q/A A越大u0越小越大
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4.压缩沉淀 定义：悬浮物浓度很高，颗粒互相支撑，靠上层颗 粒的重力作用，挤出下层颗粒的间歇水，使颗粒下 沉。 二沉池中的污泥斗和污泥浓缩池中后部区域为压缩 沉淀。
三.对个体自由沉淀规律的分析
1.假定条件 （1）颗粒为球形非压密性的，在沉淀过程中不改变自 己的形状。 （2）液体为静止的，非压缩性的，颗粒沉淀不受容器 器壁和其它颗粒的影响。 （3）颗粒承受相同的重力场。 2.颗粒沉速分析 颗粒受力：重力F1、浮力F2和摩擦阻力F3 当等速下沉时：F1=F2+F3 由此可推出球形颗粒的沉速公式：
u [
4 g s L ( ) d ]2 3 L
1
式中：λ为阻力系数， 为雷诺数Re的函数
在层流状态下:
λ=24/Re
Re
du L
三. 自由沉淀试验、沉淀曲线及其分析
1.实验方法与装置:多个沉淀柱同时实验 2. 取样方法
液面 H 开始试验前，取原水样测定SS，为C0 开始试验后，每隔一定时间，从不同 沉淀柱取样口取水样测定SS。
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水污染控制工程
Water Pollution Control Engineering
第二节 沉淀的基础理论
第二章 污水的物理处理
一.概述
1.沉淀的概念 利用水中悬浮颗粒和水的密度差，使悬浮颗粒在 重力作用下产生下沉，以达到固液分离的一种过程。 2.沉淀的应用 （1）用于废水的预处理：沉砂池 （2）用于废水生物处理之前的初级处理（一级处 理）：初次沉淀池 （3）用于废水生物处理后的固液分离：二次沉淀池 （4）用于污泥的浓缩：污泥浓缩池
1 u0
P0
0
udP 的计算：据P-u曲线用图解法确定
P （%） P0
液面 H h 取样口 自由沉淀实验示意图
总去除率： (1 P0 )
1 u0
P0
0
udP
u0
u
P0
P-u曲线
0
udP
第3、4节课
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（2）绘制去除率与沉淀时间、沉淀速度关系曲线 根据去除率公式，对于不同的t0、u0可算出相应的 绘制-t、-u曲线，用于工程设计 去除率 （ %） 去除率 （ %）
2.理想沉淀池分离效果分析
水中有一种颗粒，运动轨迹为AD，沉速为u0 沉速大于等于u0颗粒全部去除，去除率为：1-P0 沉速为u（u<u0)的颗粒去除率为(h/H)dP=(u/u0)dP 所有沉速小于u0颗粒的去除率为：
1 u0
3.沉淀池表面水力负荷q（溢流率）
定义:在单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量 即 q=Q/A 单位为m3/m2•h q与u0的关系
二.沉淀的类型
1.自由沉淀 定义：当污水中悬浮物浓度较低且无凝聚性时，在 沉淀过程中颗粒互不干扰，颗粒各自独立完成沉淀 过程。在平流式沉淀池中颗粒的沉淀轨迹为直线。 特征：颗粒沉淀过程中物理性质不发生变化，沉速 不变。 砂粒在沉砂池中的沉淀为自由沉淀。 说明：对于单个颗 v 粒沉淀过程本身沉 u 速不变，但废水中 v v u 存在各种物理性质 水深 u 流向 的颗粒，沉速各不 相同。 距离
4. 去除率计算及曲线
（1）总去除率的确定 给定沉淀时间t0，则有沉速u0 =H/t0 对于沉速 u0 的颗粒，去除率为： （1- P0） 对于沉速为u=h/t0(u<u0)的颗粒部分 去除，去除量比值为：h/H=u/ u0 沉速为u的颗粒质量占悬浮物总质量的 比值为dP，沉速为u的颗粒去除率为 （u/u0)dP 对于所有沉速<u0的颗粒，去除率为：
四.沉淀池的工作原理
1.平流式理想沉淀池
沉淀时间
沉淀速度
-t曲线
-u 曲线
理想沉淀池的假设条件： （1）沉淀区各点水流水平速度为v； （2）沉淀区进水断面SS沿水深和池宽均匀分布； （3）在沉淀区所有SS水平分速为v，且匀速下沉； （4）SS沉到沉淀区底部后进入污泥区，不再浮起，即认为 被去除。
5.自由沉淀实验结果用于实际沉淀池 (1)实际沉淀池中理想沉淀池的假设条件都不存在 在实际沉淀池中： SS在进水断面分布不均匀； 存在紊流、水流死角、短流等水流不均匀、不规 则运动，导致SS沉速降低、池底颗粒被冲起、颗 粒水平移动速度加快， 下降。 (2)实际沉淀池中参数的修正 为保证，须修正沉淀实验u0 和t0： q=(1/1.25~1/1.75) u0 t=(1.5~2.0) t0