环境功能材料絮凝、过滤材料
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辅助作用
环境功能材料絮凝、过滤材料
过滤器的功能
“弯曲通道”存在于：
或 纤维缠绕
环境功能材料絮凝、过滤材料
过滤材料的种类
Woven fabric （机织物）
Knitted fabric （针织物）
➢占过滤材料的90%；
➢全球每年的非织造过滤材料的消耗接近20亿美 元；
➢过滤组件和过滤材料工业的价值超过1000亿美 元；
环境功能材料絮凝、过滤材料
过滤介质类型
环境功能材料絮凝、过滤材料
滤材类型
通常，过滤器滤材可分为两类：
表面过滤介质 深度过滤介质
* 过滤器制造商对这些述语的 正式定义还未达成一致
环境功能材料絮凝、过滤材料
滤材类型
两类介质: 表面过滤介质: 金属编织网粉末烧结 深度过滤介质: 浇铸膜结构 纤维材料结构
环境功能材料絮凝、过滤材料
• 2 吸附架桥作用 • 高分子物质与胶体微粒具有强烈吸附作用。
高分子链一端吸附了胶粒后，另一端又吸 附另一胶粒，形成胶粒-高分子-胶粒的絮凝 体。
环境功能材料絮凝、过滤材料
• 胶体保护：高分子絮凝剂加入量过多，胶 粒之间充斥着高分子物质，收到阻碍而不 能聚集。
• 要求： 1. 需要一定的分子长度 2. 高分子物质量不能太少，也不能太多
用途
• 给水处理中应用广泛。降低原水浊度、色 度，去除颗粒物。
• 脱除80-95%的悬浮物质和65-95%的胶体物 质。胶体物质与水中COD值密切相关，对 降低COD有重要作用。
环境功能材料絮凝、过滤材料
胶体（水溶胶）
• 悬浊液、胶体、溶液。 • 微细颗粒物分散在水溶液中构成胶体物质。
分散质粒子直径在1nm—100nm之间的分 散系 。
污染流体 (进料液，上游)
孔
洁净流体 (滤出液，下游)
环境功能材料絮凝、过滤材料滤材
100 um
定义
小颗粒的相对尺寸
80 人发直径 60 40 裸眼可见最小颗粒
20
花粉
10 8.0 红细胞 6.0 酵母和真菌
5.0
沙雷氏菌 假单胞菌
环境功能材料絮凝、过滤材料
4.0 um 3.0 2.0 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3
定义
过滤 / 分离范围
膜 类型
纳滤
反渗透
过滤工艺范围
微滤 超滤
Cl滤oth布&和D深e层pt过h F滤il器ters
Scree筛n网s &和S滤tr网ainers
普通污染物 的相对尺寸
Latex E乳m胶ulsions
金属离子
VOC抯, PCD, Susp. Oil
不溶有机物 可可溶盐类类
Oil E油m乳ul剂sions
Re红d 细Bl胞ood Cells
V病ir毒us
Pai油nt漆P颜igm料ent
CBa碳lrab粒cokn
Ba细ct菌eria
辐At射om原i子c Radii
Prote蛋in白/ E/n酶zymes
颗粒尺寸 10-4
10-3
10-2
10-1
1.0
10
103
( 微米)
平均分子量 100
200
20,000
环境功能材料絮凝、过滤材料
• 3 网捕作用 • 三价铝盐水解形成氢氧化物沉淀时，沉淀
能网捕、卷扫水中胶体微粒。属于一种机 械作用。
环境功能材料絮凝、过滤材料
• 有机絮凝剂主要起架桥作用 • 硫酸铝等无机絮凝剂压缩双电层、吸附架
桥、网捕等作用兼有。
环境功能材料絮凝、过滤材料
絮凝剂
无机 有机 微生物
环境功能材料絮凝、过滤材料
环境功能材料絮凝、过滤材料
硫酸铝絮凝剂
• 硫酸铝（化学式Al2(SO4)3，式量342.15）
• 絮凝原理：它溶解于水后所生成的铝离子 和氢氧化铝，
• 铝离子：压缩双电层； • 氢氧化铝：架桥和网捕。
环境功能材料絮凝、过滤材料
制备
• Al2O3+H2SO4 Al2(SO4)3+H2O
环境功能材料絮凝、过滤材料
胶体结构（双电层）
• 胶核 • 吸附层(电位离子) • 扩散层 • ζ电 位（胶粒/扩散层） • 带电量越大，越稳定。
环境功能材料絮凝、过滤材料
絮凝机理
• 1 压缩双电层作用 • 胶体中加入电解质，离子浓度增加。异号
离子有中和吸附层、扩散层电荷的趋势， 也就降低了ζ电 位。电位降低到临界电位时， 胶体微粒聚集。 • 高价电解质压缩胶体双电层的效果好。 （Na+，Al3+）
环境功能材料絮凝、过滤材料
表面过滤介质
最严格的定义: 所有滤孔在同一个平面上 依靠直接拦截捕获颗粒
环境功能材料絮凝、过滤材料
表面过滤
环境功能材料絮凝、过滤材料
表面或筛网过滤的局限
主要依靠直接拦截。小于孔径的颗粒将穿过。 惯性撞击效果有限. 扩散拦截有微效.
环境功能材料絮凝、过滤材料
深度过滤介质
环境功能材料絮凝、过滤材料
生物絮凝剂
• 目前发现的具有絮凝性能的微生物有30多 种，分别属于细菌、放线菌、酵母菌、霉 菌等。
• 合成步骤：（１）生物絮凝剂产生菌的筛 选；（２）生物絮凝剂的提纯。
环境功能材料絮凝、过滤材料
过 滤 材料
环境功能材料絮凝、过滤材料
定义
过滤
利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物
最严格的定义: 污染物捕获于介质内部结构的一种过滤介
质，其滤孔遍布整个介质厚度。 变化的流体通道可以获得更高容污能力
环境功能材料絮凝、过滤材料
500,000
S沙an粒d
Hum人an发Hair
102
环境功能材料絮凝、过滤材料
环境功能材料絮凝、过滤材料
过滤器的功能
过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子， 过滤 / 分离是在一个平面上进行的。
环境功能材料絮凝、过滤材料
过滤器的功能
实际上，很多过滤器滤材具有深度。 “弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了
水污染控制材料
环境功能材料絮凝、过滤材料
• 1 絮凝材料
目录
• 2 过滤材料
环境功能材料絮凝、过滤材料
絮凝材料
环境功能材料絮凝、过滤材料
• 絮凝（混凝）：使水或液体中悬浮微粒集 聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚 沉，达到固-液分离的目的，这一现象或操 作称作絮凝。
环境功能材料絮凝、过滤材料
➢过滤组件和过滤材料工业的价值以每年3～5%
Nonwoven fabቤተ መጻሕፍቲ ባይዱic（非
的速度增长。
织造布）
环境功能材料絮凝、过滤材料
➢选择的原则
过滤性能 机械性能 成本
过滤材料的选择
在气体过滤方面，非织造材料成功地代替了机织物；而在液体过滤 方面，非织造材料代替机织物还不太成功。原因是：非织造材料的 强力较低。
环境功能材料絮凝、过滤材料
过滤器的功能
“弯曲通道”存在于：
或 纤维缠绕
环境功能材料絮凝、过滤材料
过滤材料的种类
Woven fabric （机织物）
Knitted fabric （针织物）
➢占过滤材料的90%；
➢全球每年的非织造过滤材料的消耗接近20亿美 元；
➢过滤组件和过滤材料工业的价值超过1000亿美 元；
环境功能材料絮凝、过滤材料
过滤介质类型
环境功能材料絮凝、过滤材料
滤材类型
通常，过滤器滤材可分为两类：
表面过滤介质 深度过滤介质
* 过滤器制造商对这些述语的 正式定义还未达成一致
环境功能材料絮凝、过滤材料
滤材类型
两类介质: 表面过滤介质: 金属编织网粉末烧结 深度过滤介质: 浇铸膜结构 纤维材料结构
环境功能材料絮凝、过滤材料
• 2 吸附架桥作用 • 高分子物质与胶体微粒具有强烈吸附作用。
高分子链一端吸附了胶粒后，另一端又吸 附另一胶粒，形成胶粒-高分子-胶粒的絮凝 体。
环境功能材料絮凝、过滤材料
• 胶体保护：高分子絮凝剂加入量过多，胶 粒之间充斥着高分子物质，收到阻碍而不 能聚集。
• 要求： 1. 需要一定的分子长度 2. 高分子物质量不能太少，也不能太多
用途
• 给水处理中应用广泛。降低原水浊度、色 度，去除颗粒物。
• 脱除80-95%的悬浮物质和65-95%的胶体物 质。胶体物质与水中COD值密切相关，对 降低COD有重要作用。
环境功能材料絮凝、过滤材料
胶体（水溶胶）
• 悬浊液、胶体、溶液。 • 微细颗粒物分散在水溶液中构成胶体物质。
分散质粒子直径在1nm—100nm之间的分 散系 。
污染流体 (进料液，上游)
孔
洁净流体 (滤出液，下游)
环境功能材料絮凝、过滤材料滤材
100 um
定义
小颗粒的相对尺寸
80 人发直径 60 40 裸眼可见最小颗粒
20
花粉
10 8.0 红细胞 6.0 酵母和真菌
5.0
沙雷氏菌 假单胞菌
环境功能材料絮凝、过滤材料
4.0 um 3.0 2.0 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3
定义
过滤 / 分离范围
膜 类型
纳滤
反渗透
过滤工艺范围
微滤 超滤
Cl滤oth布&和D深e层pt过h F滤il器ters
Scree筛n网s &和S滤tr网ainers
普通污染物 的相对尺寸
Latex E乳m胶ulsions
金属离子
VOC抯, PCD, Susp. Oil
不溶有机物 可可溶盐类类
Oil E油m乳ul剂sions
Re红d 细Bl胞ood Cells
V病ir毒us
Pai油nt漆P颜igm料ent
CBa碳lrab粒cokn
Ba细ct菌eria
辐At射om原i子c Radii
Prote蛋in白/ E/n酶zymes
颗粒尺寸 10-4
10-3
10-2
10-1
1.0
10
103
( 微米)
平均分子量 100
200
20,000
环境功能材料絮凝、过滤材料
• 3 网捕作用 • 三价铝盐水解形成氢氧化物沉淀时，沉淀
能网捕、卷扫水中胶体微粒。属于一种机 械作用。
环境功能材料絮凝、过滤材料
• 有机絮凝剂主要起架桥作用 • 硫酸铝等无机絮凝剂压缩双电层、吸附架
桥、网捕等作用兼有。
环境功能材料絮凝、过滤材料
絮凝剂
无机 有机 微生物
环境功能材料絮凝、过滤材料
环境功能材料絮凝、过滤材料
硫酸铝絮凝剂
• 硫酸铝（化学式Al2(SO4)3，式量342.15）
• 絮凝原理：它溶解于水后所生成的铝离子 和氢氧化铝，
• 铝离子：压缩双电层； • 氢氧化铝：架桥和网捕。
环境功能材料絮凝、过滤材料
制备
• Al2O3+H2SO4 Al2(SO4)3+H2O
环境功能材料絮凝、过滤材料
胶体结构（双电层）
• 胶核 • 吸附层(电位离子) • 扩散层 • ζ电 位（胶粒/扩散层） • 带电量越大，越稳定。
环境功能材料絮凝、过滤材料
絮凝机理
• 1 压缩双电层作用 • 胶体中加入电解质，离子浓度增加。异号
离子有中和吸附层、扩散层电荷的趋势， 也就降低了ζ电 位。电位降低到临界电位时， 胶体微粒聚集。 • 高价电解质压缩胶体双电层的效果好。 （Na+，Al3+）
环境功能材料絮凝、过滤材料
表面过滤介质
最严格的定义: 所有滤孔在同一个平面上 依靠直接拦截捕获颗粒
环境功能材料絮凝、过滤材料
表面过滤
环境功能材料絮凝、过滤材料
表面或筛网过滤的局限
主要依靠直接拦截。小于孔径的颗粒将穿过。 惯性撞击效果有限. 扩散拦截有微效.
环境功能材料絮凝、过滤材料
深度过滤介质
环境功能材料絮凝、过滤材料
生物絮凝剂
• 目前发现的具有絮凝性能的微生物有30多 种，分别属于细菌、放线菌、酵母菌、霉 菌等。
• 合成步骤：（１）生物絮凝剂产生菌的筛 选；（２）生物絮凝剂的提纯。
环境功能材料絮凝、过滤材料
过 滤 材料
环境功能材料絮凝、过滤材料
定义
过滤
利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物
最严格的定义: 污染物捕获于介质内部结构的一种过滤介
质，其滤孔遍布整个介质厚度。 变化的流体通道可以获得更高容污能力
环境功能材料絮凝、过滤材料
500,000
S沙an粒d
Hum人an发Hair
102
环境功能材料絮凝、过滤材料
环境功能材料絮凝、过滤材料
过滤器的功能
过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子， 过滤 / 分离是在一个平面上进行的。
环境功能材料絮凝、过滤材料
过滤器的功能
实际上，很多过滤器滤材具有深度。 “弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了
水污染控制材料
环境功能材料絮凝、过滤材料
• 1 絮凝材料
目录
• 2 过滤材料
环境功能材料絮凝、过滤材料
絮凝材料
环境功能材料絮凝、过滤材料
• 絮凝（混凝）：使水或液体中悬浮微粒集 聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚 沉，达到固-液分离的目的，这一现象或操 作称作絮凝。
环境功能材料絮凝、过滤材料
➢过滤组件和过滤材料工业的价值以每年3～5%
Nonwoven fabቤተ መጻሕፍቲ ባይዱic（非
的速度增长。
织造布）
环境功能材料絮凝、过滤材料
➢选择的原则
过滤性能 机械性能 成本
过滤材料的选择
在气体过滤方面，非织造材料成功地代替了机织物；而在液体过滤 方面，非织造材料代替机织物还不太成功。原因是：非织造材料的 强力较低。