聚合硫酸铁聚合氯化铁铁系适宜pH

凝聚机理—压缩双电层
各种电解质离子压缩双电层的能力是不同的。在 浓度相等的条件下，电解质离子破坏胶体稳定的 能力随离子价的增高而加大(舒采—哈代规则)。
这种能力大致与离子价数的2～6方成比例。 实验表明，对同一胶体体系，要获得相同的压缩 双电层效果时，用一价离子，浓度需25～ 150mmol／L，用二价离子浓度只要0.5~2mmol／ L，而用三价离子则浓度可小到0.01~0.1mmol／L。
• 胶体的稳定性
为什么带电？
• 胶体的双电层结构
• 胶体之间的相互作用
胶体颗粒表面阴阳离子的排列 双电层的内部离子排列模式
胶体距离x<oa, 凝聚（一次凝聚） x>oa， 稳定（二次凝聚除外）
NO3-
胶 团 示 意 图
NO3-
NO3NO3Ag+ Ag+
NO3Ag+ Ag+ Ag+
NO3-
Ag+
NO3Ag+
(AgI)m 胶核
Ag+ Ag+ Ag+
NO3-
Ag+ Ag+
胶 粒
胶 团
NO3-
NO3-
NO3-
NO3-
3.3混凝机理
凝聚机理
压缩双电层 吸附——电中和作用 吸附架桥作用 网捕——卷扫作用
絮凝机理
异向絮凝 同向絮凝
凝聚机理—压缩双电层
• 根据DLVO理论，加入电解质对胶体进行脱稳。 • 电解质加入――与反离子同电荷离子――压缩双 电层――电位――稳定性 ――凝聚 电位＝0，等电状态，实际上混凝不
Water Quality Engineering
水质工程学
给水工程 第三章 混凝
环境与市政工程系给水排水工程教研室 天津城市建设学院
第3章 混凝（凝聚和絮凝）
3.1混凝的去除对象 3.2胶体的性质 3.3混凝机理 3.4混凝剂和助凝剂 3.5混凝影响因素 3.6混凝动力学 3.7混凝设施 3.8混凝过程
相对于异向絮凝而言 在机械搅拌、水力等外力作用下产生的流 体运动推动脱稳的胶体颗粒，使所有胶体 颗粒向某一方向运动。
3.4混凝剂和助凝剂—混凝剂
混凝剂应符合以下要求： 混凝效果好பைடு நூலகம் 无毒害作用
货源充足
成本低，使用方便
混凝剂的种类有不少于200-300种，分为无 机与有机两大系列
3.4混凝剂和助凝剂—混凝剂
凝聚机理—吸附架桥作用

如果投加的化学药剂是具有能吸附胶粒的链状高 分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附在同一个异 号胶粒上，胶粒间就能连结，团聚成絮凝体而被 除去，这就是吸附架桥作用。
凝聚机理—网捕作用
定义
向水中投加含金属离子的化学药剂后，由 于金属离子的水解和聚合，会以水中的胶 粒为晶核形成胶体状沉淀物，或者在这种 沉淀物从水中析出的过程中，会吸附和网 捕胶粒而共同沉降下来，这称为网捕作用。
适宜pH：5~11，但腐蚀性强
国外开始增多，国内尚少
淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等
天然 微生物絮凝剂
3.4混凝剂和助凝剂—混凝剂
高分子混凝剂凝聚示意图
3.4混凝剂和助凝剂—助凝剂
凡是不能在某一特定的水处理工艺中单独用作混 凝剂但可以与混凝剂配合使用而提高或改善混凝 效果的化学药剂可称为助凝剂。助凝剂可以参加 混凝，也可不参加混凝。 按投加目的可分为几类：
混凝目的
定义：指胶体颗粒在水中长期保持分散状态的特性。 胶体颗粒结晶中的晶格取代使胶体表面产生电荷。 3.2胶体的性质 动力学稳定性：布朗运动对抗重力。 胶体颗粒表面某些化学基团水中电离使胶体带电。 聚集稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体） 水化膜的阻碍（亲水性胶体） 胶体颗粒表面与水作用溶解并电离使胶体带电。 聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。 胶体颗粒对水中某些离子的吸附使胶体带电。
需要电位＝0，只要使Emax=0即可， 此时的电位称为临界电位
www.themegallery.com
Company Logo
凝聚机理—压缩双电层
但该理论不能解释
1）混凝剂投加过多，混凝效果反而下降； 2）与胶粒带同样电号的聚合物或高分子混凝 效果好。 • 这些都与胶粒的吸附力有关，绝非只来源 于静电力，还来源于范得华力、氢键及共 价键力（多出现在有聚合离子或高分子物 质存在时）。
3.1混凝的去除对象
混凝可去除的颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物，是一种 化学方法。范围在：1nm~0.1m（有时认为在1m） 水处理中主要杂质：粘土（50nm-4 m） 细菌（0.2m-80m） 病毒（10nm-300nm） 蛋白质（1nm-50nm）、腐殖酸
胶体
通过某种方法（如投加混凝剂）使水中胶体粒子 脱稳并生成微小聚集体（称为凝聚），然后脱稳 的胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体（称为絮 凝） 。
凝聚机理—网捕作用
环 境 与 市 政 工 程 系 给 水 排 水 工 程 教 研 室
絮凝机理—异向絮凝
定义
胶体颗粒的布朗运动是无规则的，每一个 脱稳的胶体颗粒可能不规则地向各个方向 运动，可能同时受到来自各个方向的颗粒 的碰撞，两个胶体颗粒向不同方向运动而 发生碰撞聚集的情况为异向絮凝。
絮凝机理—同向絮凝
• 以吸附架桥改善已形成的絮体结构：如骨胶、活化硅酸、 聚丙烯酰胺（PAM）及其水解产物 • 以调节原水酸碱度来促进混凝剂水解：调整水的pH，如石 灰、硫酸等 • 以破坏水中有机污染物对胶体颗粒的稳定作用来改善混凝 效果：如投加高锰酸盐、臭氧等 • 以改变混凝剂化学形态促进混凝效果：主要指硫酸亚铁作 为混凝剂时，投加Cl2促使亚铁离子氧化成三价铁
铝系 无机 铁系 硫酸铝 明矾 聚合氯化铝（PAC） 聚合硫酸铝（PAS） 三氯化铁 硫酸亚铁 硫酸铁（国内生产少） 聚合硫酸铁 聚合氯化铁 阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物 人工 合成 有机 阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM） 非离子型：聚丙烯酰胺（PAM）， 聚氧化乙烯（PEO） 两性型： 使用极少 适宜pH：5.5~8
凝聚机理—吸附-电中和作用
定义
胶粒表面对异号离子，异号胶粒或链状高分子带 异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸 附作用中和了它的部分或全部电荷，减少了静电 斥力，因而容易与其它颗粒接近而互相吸附。
凝聚机理—吸附-电中和作用
吸附电中和示意图 左图表示高分子物质的带电部位与胶粒表面所带 异号电荷的中和作用 右图则表示小的带正号胶粒被带异号电荷的大胶 粒表面所吸附。