絮凝 - 学生版
教学课件PPT 混凝
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
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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
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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
人教版(2024)2024-2025学年九年级化学上册提升讲义4.1水资源及其利用(学生版+解析)
第四单元自然界的水课题1 水资源及其利用板块导航01/学习目标明确内容要求，落实学习任务02/思维导图构建知识体系，加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容，掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测，发现知识盲点05/问题探究探究重点难点，突破学习任务06/分层训练课后训练巩固，提升能力素养一、人类拥有的水资源1．人类拥有的水资源（1）地球表面71%被水覆盖，_____是地球上最大的储水库，淡水只约占地球水储量的_____，能供人类利用的淡水小于1% 。
全球海水、陆地水储量比我国节水标志（2）海水中含有80多种元素。
海水中含量最多的物质是____，最多的金属元素是____，最多的元素是____。
（3）__________是获取淡水的一种方法，但_____多，目前不能大规模使用。
2．我国水资源的状况：总量相对较多，但人均水量_____，且分布_____。
二、保护水资源1．水资源短缺的主要原因：（1）人类生产和生活的用水量__________；（2）__________也影响了水资源的利用，使本已紧张的水资源更显短缺。
2．保护水资源的途径：（1）____________________；（2）____________________。
3．合理利用水资源：（1）工业上应用新技术、改进工艺和改变用水习惯，使工业用水__________。
（2）农业上采用__________方式，改大水漫灌为_____和_____。
喷灌滴灌（3）生活中推广使用__________，提倡__________，养成良好的用水习惯等。
（4）通过__________和实施__________等措施，改善了水资源时空分布不均的局面，为调配水资源和防洪发挥了重要作用。
4．水体污染：指大量污染物质排入水体，超过水体的自净能力使水质恶化，水体及其周围的生态平衡遭到破坏，不仅影响工农业生产，破坏水生生态系统，还会直接危害人体健康。
（1）水体污染的主要来源：①工业污染：工业三废（废渣、废水、废气）的任意排放①农业污染：农药、化肥的不合理施用；①生活污染：生活垃圾、生活污水的任意排放；含磷洗涤剂的使用。
实验十二 电絮凝实验
水污染控制工程实验实验报告姓名：专业年级：试验日期：环境科学与工程学院中国海洋大学实验十二电絮凝实验一、实验目的1.通过电絮凝实验过程加深对电絮凝处理废水的认识；2.探究电絮凝法处理抛光废水中重金属离子的效果，并提出改进。
二、实验原理电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生Al、Fe等离子，在经一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离.同时，带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。
主要有三个过程：（1）阳极电解产生絮凝剂；（2）胶体脱稳；（3）脱稳胶体形成絮凝体。
电极反应如下：阳极：Fe－2e-→Fe2+；阴极：2H2O+2e-→2OH-+H2↑碱性：Fe2++2OH-→Fe(OH)2酸性：4Fe2++O2+2H2O→4Fe3++4OH-三、实验仪器电絮凝装臵、抛光废水四、实验步骤1.连接实验装臵。
2.对试验用的废水调节PH。
3.将实验用的废水加入电解槽。
4.开启反应装臵，观察实验现象。
五、实验现象与心得实验现象：产生气泡，水变混浊，有少许白烟产生，水面有一层淀粉残渣，进水口浮渣处理较差，无法超过刮渣机，设计问题。
本实验为演示性实验，通过上网查询有关电絮凝相关资料，了解到影响电絮凝处理废水的因素主要包括以下因素：1、极板间距越小越利于重金属的絮凝沉淀，一般在2~3厘米左右；在处理等量的废水时，电化学当量越大的电极，消耗的电极量越大。
2、电化学当量：在处理等量的废水时，电化学当量越大的电极，消耗的电极量越大；3、PH：铝电极在PH值3-9之间具有很好的的絮凝效果，铁电极处理废水的最适宜PH值为6~7，过低会导致阳极的钝化，偏高则Fe2+的含量增加；4、电流密度：金属离子的去除率随着电流密度的增大而增加，当达到某一个值的时候趋于稳定，不再改变，COD的去除率随着电流密度的增大而增加，达到一定值后随着电流密度的增大而减小。
絮凝-学生版资料
架桥、网捕
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硫酸铝混凝区域图
卷扫絮凝
再稳 吸附脱稳
硫酸铝 pH5.5~7.7
聚合铝
吸附卷扫联合 pH4.5~9.5
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氯化铁混凝区域图
pH4~9
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pH和碱度对混凝影响
➢胶体表面电荷：等电点 ➢NOM表面官能团电离：中性偏酸性去除 ➢混凝剂形态：水解消耗碱度 ➢絮体表面电荷 ➢混凝剂溶解度
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NOM对混凝影响
NOM比无机胶 体颗粒需中和 更多电荷
37
优化混凝
混凝剂筛选、剂量、pH
强化混凝
优化混凝剂及混凝条件以达到
最大TOC去除，相应降低消毒副产物。
优化混凝
整体评价，优化混凝剂及过程，
包括： TOC去除、浊度去除、过滤性能、残 留金属浓度和操作费用等。
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常用混凝剂
一、无机混凝剂
铁盐形成的絮体比 铝盐絮体密实，但 腐蚀性强，有颜色。
➢ Mackenzie L. Davis. Water and Wastewater Engineering. McGraw-Hill，2010.
2
Water and Wastewater Treatment Engineering
➢Water Treatment Engineering To make water more acceptable for a desired end-
3
原水
混凝剂 絮凝池
给
沉淀池
水
过滤池
处 理
常
消毒
规
清水池
流
程
用户
4
污水二级出水深度处理
5
城镇污水处理厂污染物排放标准
九年级人教版化学讲义： 盐和复分解反应-学生版
第3讲盐和复分解反应考点一、盐的通性与常见的盐【考点扫描】一、盐的通性盐的通性举例盐+金属单质=新盐+新金属单质CuSO 4+Fe=FeSO 4+Cu 盐+酸=新盐+新酸AgNO 3+HCl=AgCl↓+HNO 3盐（可溶）+碱（可溶）=新盐+新碱CuSO 4+Ba(OH)2=Cu(OH)2↓+BaSO 4↓盐（可溶）+盐（可溶）=新盐1+新盐2Na 2SO 4+BaCl 2=2NaCl+BaSO 4↓注：Fe 与盐溶液在发生置换反应时，只能生成Fe 2+二、常见盐的性质注：Na 2CO 3、NaHCO 3的水溶液呈碱性【例题精讲】1将下列物质的俗称、化学式、用途进行连线。
火碱Na 2CO 3重要的化工原料纯碱CO 2用于灭火器小苏打NaOH 人工降雨熟石灰NaHCO 3工业制烧碱干冰Ca(OH)2改良酸性土壤名称俗称性质和应用NaCl 食盐的主要成分①作调味品，腌制咸菜；②作防腐剂；③消除积雪；④农业上用氯化钠溶液来选种；⑤制生理盐水CaCO 3大理石或石灰石的主要成分①建筑材料；②补钙剂；③实验室制取二氧化碳的主要原料Na 2CO 3纯碱、苏打①用于玻璃、造纸、纺织、洗涤、食品工业等。
②工业制烧碱Na 2CO 3+Ca(OH)2=CaCO 3↓+2NaOH NaHCO 3小苏打①制糕点所用的发酵粉主要成分；②干粉灭火器的主要成分之一；③医疗上用于治疗胃酸过多：NaHCO 3+HCl=NaCl+H 2O+CO 2↑④受热易分解：2NaHCO 3Na 2CO 3+CO 2↑+H 2OCuSO 4无①实验室可用做检验水的存在；CuSO 4+5H 2O=CuSO 4·5H 2O②炼制精铜；③与熟石灰混合制作农药波尔多液；2完成下列反应方程式（1）Cu(NO3)2+KOH=+；MgSO4+Ba(OH)2=+；BaCl2+H2SO4=+；AgNO3+HCl=+；（2）工业制取生石灰：；工业制烧碱：；用无水硫酸铜检验水蒸气：；用小苏打治疗胃酸过多：；（3）+=Mg(OH)2↓+；+=CaCO3↓+；+=↓+↓；+=↓+↓；3有下列六种物质：a碳酸钠溶液；b硫酸镁溶液；c氯化钡溶液；d稀硫酸；e铁；f硝酸铜溶液。
絮凝沉淀实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除絮凝沉淀实验报告篇一：环境工程专业----实验报告颗粒自由沉淀实验一、实验目的1、过实验学习掌握颗粒自由沉淀的试验方法。
2、进一步了解和掌握自由沉淀的规律，根据实验结果绘制时间－沉淀率（t-e）、沉速－沉淀率（u-e）和ct/co~u 的关系曲线。
二、实验原理沉淀是指从液体中借重力作用去除固体颗粒的一种过程。
根据液体中固体物质的浓度和性质，可将沉淀过程分为自由沉淀、沉淀絮凝、成层沉淀和压缩沉淀等4类。
本实验是研究探讨污水中非絮凝性固体颗粒自由沉淀的规律。
实验用沉淀管进行。
设水深为h，在t时间内能沉到深度h颗粒的沉淀速度vh/t。
根据给定的时间to计算出颗粒的沉速uo。
凡是沉淀速度等于或大于u0的颗粒在t0时就可以全部去除。
设原水中悬浮物浓度为co则沉淀率＝(co-ct)／c03100%在时间t时能沉到深度h颗粒的沉淀速度u:u=(h310)／(t360)(mm／s)式中：c0——原水中所含悬浮物浓度，mg/lc1————经t时间后，污水中残存的悬浮物浓度，mg/l;h——取样口高度cm;t——取样时间，min。
三、实验步骤1、做好悬浮固体测定的准备工作。
将中速定量滤纸选好，放入托盘，调烘箱至105±1℃，将托盘放入105℃的烘箱烘45min,取出后放入干燥器冷却30min，在1/10000天平上称重，以备过滤时用。
2、开沉淀管的阀门将软化淤泥和水注入沉淀管中曝气搅拌均匀。
3、时用100ml容量瓶取水样100ml(测得悬浮物浓度为c0)记下取样口高度，开动秒表。
开始记录沉淀时间。
4、时间为5、10、15、20、30、40、60min时，在同一取样口分别取100ml水样，测其悬浮物浓度为（ct）。
5、一次取样应先排出取样口中的积水，减少误差，在取样前和取样后必须测量沉淀管中液面至取样口的高度，计算时采用二者的平均值。
6、已称好的滤纸取出放在玻璃漏斗中，过滤水样，并用蒸馏水冲净，使滤纸上得到全部悬浮性固体，最后将带有滤渣的滤纸移入烘箱，重复实验步骤（1）的工作。
絮凝沉淀专业知识
絮凝沉淀颗粒清除率按下式计算：
E
ET
h1 H
(ET 1
ET
)
h2 H
(ET 2
ET 1)
hn H
( EET n
ET n1)
式中：E——沉降高度为H、沉降时间为T时沉 淀柱中颗粒旳总清除率；
ET——沉降时间为T时，沉降高度H处颗粒 旳清除率；
H——沉淀高度（0、H3、H2、H1、H0）， 由水面对下量测；
Al(OH)3 沉淀对 胶粒进行网捕
整个过程经历三个阶段：混合，絮凝和沉淀 １．混合
混合时间Ｔ：10~30s，最多不超出２min 速度梯度Ｇ：500~1000s-1 ２．絮凝 确保足够旳絮凝时间 Ｇ：10~75s-1 ３．沉淀 停止搅拌，静置
胶体脱稳 生成矾花 矾花与水分离
三、试验仪器及试剂
1、仪器 （1）1000ml量筒2个 （2）200ml烧杯6个 （3）10ml移液管5个 （4）光电式浊度仪 （5）六联电动搅拌器 （6）pH计 2、试剂 （1）硫酸铝Al2（SO4）3·18H2O：10g/L （2）三氯化铁FeCl3·6H2O：10g/L （3）盐酸HCl：10% （4）氢氧化钠NaOH：10%
试验一 絮凝沉淀试验
一、试验目旳
1、加深对絮凝沉淀旳基本概念、特点及沉 淀规律旳了解；
2、掌握絮凝试验措施，并能利用试验数据 绘制絮凝静沉曲线。
悬浮物浓度不太高，一般在600～ 700mg/L下列旳絮状颗粒旳沉淀属于絮凝沉 淀，如给水工程中混凝沉淀，污水处理中 初沉池内旳悬浮物沉淀均属此类。沉淀过 程中因为颗粒相互碰撞，凝聚变大，沉速 不断加大，所以颗粒沉速实际上是一变速。
表1
最佳投加量实验登记表
原水浊度 水pH
(2021年整理)4(专)絮凝沉淀实验
4(专)絮凝沉淀实验编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（4(专)絮凝沉淀实验）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为4(专)絮凝沉淀实验的全部内容。
实验四絮凝沉淀实验一实验目的1．了解絮凝沉淀特点和规律；2．掌握絮凝沉淀实验方法和实验数据整理方法；3．借助实验室的沉淀分析来确定沉淀池必要的设计参数和运行参数的实验方法.二实验装置和仪器量筒100ml，烧杯 500ml，称量瓶，分析天平，抽滤瓶烘箱, 定时钟, 循环水真空泵，布氏漏斗,三实验相关知识点悬浮物浓度不太高,一般在600～700mg/L以下的絮凝颗粒，在沉降过程中颗粒之间相互碰撞而产生絮凝作用的沉淀称为絮凝沉淀。
在给水过程中的混凝沉淀、污水处理中，初沉池内的悬浮物沉淀均属此类。
絮凝沉淀过程中由于颗粒相互碰撞，使颗粒粒径和质量凝聚变大，从而沉降速度不断加大，因此，颗粒沉降实际是一个变速沉降过程。
在实验中所说的絮凝沉淀颗粒的沉速是该颗粒的平均沉淀速度。
絮凝颗粒在平流沉淀池中的沉淀轨迹是一条曲线，不同于自由沉淀的直线运动。
在沉淀池内颗粒去除率不仅与颗粒沉速有关，而且与沉淀有效水深有关。
因此在沉淀柱内，不仅要考虑器壁对悬浮颗粒沉淀的影响，还要考虑沉淀柱高对沉淀效率的影响。
实验装置如图4-1。
每根沉淀柱在高度方向每隔500~600mm 开设一取样口，柱上部设溢流孔。
将悬浮物浓度及水温已知的水样注入沉淀柱，搅拌均匀后开始计时，每隔20min 、40min 、60min 、……分别在每个取样口同时取样50～100mL ，测定其悬浮物浓度并利用下式计算各水样的去除率.%100c 00⨯-=c c E i以取样口高度为纵坐标，以取样时间为横坐标，将同一沉淀时间与不同高度的去除率标注在坐标内，将去除率相对的各点连成去除曲线，绘制絮凝沉淀等去除率曲线。
实验4 混悬型液体制剂的制备-炉甘石洗剂(学生用)精编版
实验二混悬型液体制剂的制备一、实验目的1. 掌握混悬剂的一般制备方法。
2. 掌握混悬剂的质量评定方法。
3. 了解各种附加剂对混悬剂稳定性的作用二、实验原理混悬液为不溶性固体药物微粒分散在液体分散介质中形成的非均相体系，可供口服、局部外用和注射。
优良的混悬剂应符合一定的质量要求：（1）外观粒子应细腻，分散均匀、不结块。
（2）粒子的沉降速度慢，沉降容积比F (V/V0) 愈大，混悬剂愈稳定。
（3）颗粒沉降后，经振摇易再分散，以保证均匀，分剂量准确。
混悬剂的稳定剂一般分为三类：（1）助悬剂；（2）润湿剂；（3）絮凝剂与反絮凝剂。
混悬剂的制备方法有分散法和凝聚法，分散法为主要制备方法，其流程为：固体药物→粉碎→润湿→分散→助悬、絮凝→质检→分装即，将固体药物粉碎成所需粒度的微粒，再根据主药的性质混悬于分散介质中并加入适宜的稳定剂。
对于亲水性药物，可先干燥粉碎至一定的细度，再加入处方中的液体进行研磨，通常1份药物加0.4～0.6份液体分散介质为宜（遇水膨胀的药物配制时不采用加液研磨）；对于疏水性药物，先加入一定量的润湿剂或高分子溶液与药物研磨，使药物颗粒润湿，在颗粒表面形成水化膜，再加液体研磨至所需要求，最后加分散介质至足量，即得。
混悬剂的稳定性直接决定其质量好坏，因此需对稳定性进行研究，所用的方法有：1．微粒大小的测定：微粒大小直接影响其稳定性；2．沉降速度的测定：反映助悬剂、絮凝剂的稳定效果；3．沉降容积比测定：评价助悬剂和絮凝剂的效果；4．絮凝度的测定：比较絮凝剂的絮凝程度；5．流变学测定：确定混悬剂的流动类型；6．重新分散试验：评价混悬剂的再分散性；7． 电位的测定：评价混悬剂的稳定性。
三、实验药品和仪器药品：炉甘石、氧化锌、纯化水仪器：天平、乳钵、烧杯、玻棒、量筒、具塞刻度试管、滴管、120目筛或100目筛等四、实验内容炉甘石洗剂的制备（不同助悬剂对炉甘石洗剂稳定作用的比较）[处方] 见表1[制法]①炉甘石、氧化锌过120目筛或100目筛；②将各稳定剂按处方量配成的胶浆或溶液（10ml）：羧甲基纤维素钠（CMC-Na）0.1g，加水10ml，溶胀后加热溶解成胶浆；（实验前提前配好，用时每组称取0.1g使用）西黄蓍胶0.1g，加乙醇数滴（3~4滴）润湿均匀，加水10ml于研钵中，研成胶浆，全部移至烧杯备用；吐温-80 0.4g，加水10ml溶解备用；三氯化铝0.024g，加水10ml溶解；（实验前提前配好，用时每组量取10ml使用）枸橼酸钠0.1g，加水10ml溶解备用。
沉淀与絮凝Ⅱ
沉淀理论
拥挤沉淀 在高颗粒浓度下，颗粒间的斥力会干扰 沉淀过程。并且，也没有空间让流体流过颗 粒周围，从而阻碍颗粒的沉淀。
沉淀池的典型设计
停留时间（h） 表面负荷 （m3/m2· d） 2～4 20～40 0.75～1.5 1.5～2.5 1.5～2.5 2～3 60 30～50 24～32 16～28
R
C 0 Ci C0
100%
沉淀理论
絮凝沉淀实验
纵坐标为取 样口深度，横坐 标为取样时间， 将同一沉淀时间， 不同深度的去除 率画点，然后把 去除率相等的各 点连接成等去除 率曲线。
沉淀理论
絮凝沉淀实验 任给一个tn和hn，可以算出来一个沉降 速度vn，大于等于vn的颗粒都会被去除，小 于vn的颗粒v的去除率为v/vn。对于特定时 间t去除率也为h/hn。
絮凝的概念
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
脱稳的胶体或微小悬浮物聚集成大的 絮凝体的过程。 要使两个完全脱稳的胶体颗粒聚集成 大颗粒絮体，需要给胶体创造互相碰撞的 机会。 创造碰撞的动力有两种：一是布朗运 动；二是外力推动作用。
布朗运动（异向絮凝）
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的向各个 方向运动，也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的方 向运动而发生碰撞聚集。 布朗运动随颗粒粒径的增大而逐渐减 弱，当颗粒粒径大于0.5μ m时，布朗运动 不再起作用。
搅拌（同向絮凝）
当布朗运动不起作用时，需要外力来 推动流体运动，如在机械搅拌、水力等外 力作用下产生的流体运动推动脱稳的胶体 颗粒，使所有胶体颗粒向同一方向运动。 由于不同胶体颗粒存在速度快慢的差 异，速度快的胶体颗粒将赶上速度慢的胶 体颗粒。 如果两个胶体颗粒在垂直方向的球心 距离小于它们的半径之和，两个胶体颗粒 将会碰撞聚集而发生絮凝。
絮凝沉淀实验
实验三 絮凝沉淀实验一、实验目的1． 加深对絮凝沉淀的特点及沉淀规律的理解。
2． 掌握絮凝沉淀的实验方法和实验数据的整理方法。
3． 复习废水悬浮物的测定方法。
（重量法） 二、实验原理如图3-1所示，絮凝颗粒A 、B 在沉淀过程中互相碰撞后形成了新的颗粒AB ，由于其尺寸增大，故沉速V ab 明显大于A 、B 二颗粒各自的沉速V a 和V b ，并沿着新的轨迹下沉。
由于生产性沉淀池中水力特性的影响，实际的絮凝沉淀工程远比图3-1所示现象复杂。
颗粒碰撞时可能有互相阻碍作用，故在絮凝期间，颗粒向下运动的同时也可能向上运动。
此外，颗粒到达池底以前还可能因液流的作用被破碎。
目前尚无理论公式可用以描述沉淀池中的这一复杂现象，一般是通过沉淀柱中的静态试验来确定某一指定时间的悬浮物去除率。
图3-1 絮凝颗粒的沉淀轨迹示意图1、2、颗粒A 和B 的沉淀轨迹，其沉速分别为V a 和V b 3、A 、B 颗粒碰撞聚成较大颗粒AB 后的轨迹，其沉速为V ab4、絮凝颗粒沉速轨迹沉淀柱的不同深度设有取样口。
试验时，在不同的沉淀时间，从取样口取出水样，测定悬浮物的浓度，并计算出悬浮物的去除百分率。
然后绘出颗粒去除率与时间关系曲线。
三、试剂及仪器仪器： 50ml 烧杯14只，50ml 量筒1只，坐标纸，滤纸25张 试剂：高岭土（7克）硫酸铝 （35克）四、实验步骤1、 检查整套设备是否完整，清扫配水箱及D N 100柱内的杂物，先用清水放满试漏，电源接上2、 PVC 配水箱先放满自来水，计算水箱体积，投加100mg/L 高岭土。
（约7克高岭土）3、 向高位水箱内注入50升自来水（接近一箱水）；开启高位水箱搅拌机4、 在高位水箱内按500～700mg/l 的浓度配制实验水样（约35g 硫酸铝用烧杯先溶解后倒入高位水箱）；5、 迅速搅拌1～2分钟，然后缓缓搅拌；6、 矾花形成后取50ml 测定SS 。
先打开旋塞4，再打开旋塞5把水样注入沉淀柱；7、 水样注入到1.9m 处时，关闭旋塞5；8、 用定时钟定时，6根沉淀柱的沉淀时间分别为10、30、50、70min 。
第三章 混凝和絮凝1
与水作用后溶解并电离： 与水作用后溶解并电离： 胶体表面物质与水反应后产生阴、阳离子，释放阳、 阴离子到水中，使胶体颗粒带与阴、阳离子相同的 电荷。 石英砂表面的硅原子水合后产生硅烷醇基团 SiOH, 摄取H+而带正电，摄取OH-而带负电，一般带负电。 离子的吸附： 离子的吸附： 一般胶体易吸附阴离子而带负电。表面活性剂特殊 难溶胶体选择性吸附与晶格组分相似的离子而带不 同电荷，取决于分散体系的组成。 AgI胶体：AgNO3+KI AgI+KNO3 若KI过量，AgI优先吸附I-而带负电，否则带正电。
第三章 凝聚和絮凝
内 容： 3.1 胶体的稳定性 3.2 混凝机理 3.3 混凝剂 3.4 混凝动力学 3.5 混凝过程 3.6 混凝设施 3.7 混凝试验 重 点： 混凝基本理论和动力学 难 点： 混凝动力学
关于混凝的几个基本概念
混凝（Coagulation）： ）：水中胶体粒子以及微小悬浮 混凝（Coagulation）：水中胶体粒子以及微小悬浮 物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。 物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。 凝聚（Aggregation）： ）：使胶体脱稳并生成微小聚集 凝聚（Aggregation）：使胶体脱稳并生成微小聚集 体的过程。 体的过程。 絮凝（Flocculation）： ）：脱稳的胶体或微小悬浮物 絮凝（Flocculation）：脱稳的胶体或微小悬浮物 通过吸附、 通过吸附、卷扫和架桥等作用而聚结成更大的絮凝 体的过程。 体的过程。 混凝过程涉及： 水中胶体的性质； 混凝过程涉及：①水中胶体的性质；②投加化学药 剂的特性； 胶体与化学药剂的相互作用。 剂的特性；③胶体与化学药剂的相互作用。 混凝去除对象：悬浮物和胶体。 混凝去除对象：悬浮物和胶体。
第5章 凝聚与絮凝ppt课件
能 E A
近发生凝聚，终保持稳定。
2) 要使两胶体颗粒相互靠近并凝 图 6 - 2 相 互 作 用 势 能 与 颗 粒 距 离 关 系 聚下沉，应降低ζ电位，减少静电 （ a ) 双 电 层 重 叠 ； ( b ) 势 能 变 化 曲 线
斥力，降低排斥能峰。
最新课件
6
5.1.3 胶体的稳定性
胶体的动力稳定性 胶体稳定性的原因 胶体的带电稳定性
的凝结中心，提高颗粒碰撞速率并增加絮凝体密 度。 ◆ 投加混凝剂后直接过滤。
低温低浊水的混凝更为困难，成为专门研究课题。
如果原水中悬浮物浓度太高时，混凝剂用量加大，
为节约混凝剂，通常先预沉或投加高分子助凝剂。
最新课件
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5.水中有机污染物的影响
水中溶解性的有机物分子吸附在胶体颗粒表面形 成有机涂层，将胶体保护起来，阻碍胶体颗粒之间的 碰撞。
• 对水温和pH值的适应性：适宜水温20～40℃；pH=5.7～7.8
7.8时，主要去除微小悬浮物；pH=6.4～7.8时，主要处理 高浊低色度水；pH=4～6时，处理高色度水。
• 配制浓度：一般在10%左右，大水厂可为10%～15%。 • 适用条件：硫酸铝腐蚀性小，且对水质无不良影响，使用
方便，效果好，但对低温水絮凝体形成慢而松散，效果不
胶体的溶剂化作用稳定性
◆胶体的动力稳定性：是由布朗运动引起的。胶体颗粒尺寸很小，无规则的布 朗运动强，对抗重力影响的能力强而不下沉，胶体颗粒均匀分散在水中而稳 定。
◆胶体的带电稳定性：是由静电斥力引起的。静电斥力对抗范德华引力，使胶 体颗粒保持分散状态而稳定。
◆胶体的溶剂化作用稳定性：亲水性胶体颗粒与水分子的发生作用，使胶体颗 粒周围包裹一层较厚的水化膜，阻碍两胶体颗粒相互靠近，使胶体颗粒保持 分散状态而稳定。
絮凝剂 终极版
絮凝剂絮凝剂是用来使溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀的物质，在固液分离和水处理过程中，用以提高微细固体物的沉降和过滤效果，被广泛应用于化工、矿业、环保等领域。
按照化学成分与组成，絮凝剂可分为无机、有机、复合、微生物絮凝剂四大类。
无机絮凝剂主要是依靠中和粒子上的电荷而凝聚，而有机絮凝剂则主要依靠架桥作用使粒子沉降。
无机絮凝剂按分子量又可分为低分子系和高分子系两大类。
无机低分子絮凝剂是人类最早使用的一类絮凝剂，包括Fe2 (SO4)3，FeCl3，Al2 (SO4)3，AlCl3。
随着水处理对絮凝剂的要求不断提高，其缺点日益突出，如用量大，沉降速度慢，腐蚀性强，对设备要求高，某些场合净水效果不理想，由于上述种种原因无机低分子絮凝剂已逐渐为无机高分子絮凝剂所取代。
无机高分子絮凝剂是在20 世纪60 年代后在传统的铝盐、铁盐的基础上发展起来的一类新型水处理剂。
按照组成，可把无机高分子絮凝剂分为以下三类：①阳离子型：聚合氯化铝（PAC），聚合硫酸铝（PAS），聚合磷酸铝（PAP）等；②阴离子型：活化硅酸（AS），聚合硅酸（PS）等；③无机复合型：聚合氯化铝铁（PAFC），聚合硅酸硫酸铁（PFSS），聚合硅酸硫酸铝（PASS）等。
有机高分子絮凝剂随着高分子化学的发展，许多高分子絮凝剂都可以人工合成了，合成高分子絮凝剂已经在水处理中占据一席之地。
高分子絮凝剂的优点是：①对于单独用Al2(SO4)3 难以处理的原水，它提供了有效的手段；②在给水系统中，不存在铝离子的沉析故障；③不必象酸性絮凝剂那样，随后需要调节pH 值；④避免了轻质絮体的外逸；⑤沉淀的污泥量少；⑥沉淀污泥脱水容易；⑦沉淀掩埋容易；⑧投加絮凝剂后，水相中阴离子增加不多；⑨提高水质，节省经费；因而具有广阔的应用前景。
有机高分子絮凝剂中，聚丙烯酰胺（PAM）应用最为广泛。
PAM是一种线型的水溶性聚合物，由丙烯酰胺聚合而成，因此在其分子的主链上带有大量侧基- 酰胺基。
常用絮凝剂的使用方法
常用絮凝剂的使用方法1、PAC(聚合氯化铝)的溶解与使用1) PAC为无机高分子化合物,易溶于水,有一定的腐蚀性；2) 根据原水水质情况不同,使用前应先做小试求得最佳用药量(具体方法可参见第2条:聚合硫酸铁的溶解与使用-加药量的确定)；(参考用量范围:20-800ppm)3) 为便于计算,实验小试溶液配置按重量体积比(W/V),一般以2～5%配为好。
如配3%溶液:称PAC3g,盛入洗净的200ml量筒中,加清水约50ml,待溶解后再加水稀释至100ml刻度,摇匀即可；4) 使用时液体产品配成5-10%的水液,固体产品配成3-5%的水液(按商品重量计算)；5) 使用配制时按固体:清水=1:5(W/V)左右先混合溶解后,再加水稀释至上述浓度即可；6) 低于1%溶液易水解,会降低使用效果；浓度太高易造成浪费,不容易控制加药量；7) 加药按求得的最佳投加量投加；8) 运行中注意观察调整,如见沉淀池矾花少、余浊大，则投加量过少；如见沉淀池矾花大且上翻、余浊高，则加药量过大，应适当调整；9) 加药设施应防腐。
2、聚合硫酸铁(PFS)的溶解与使用1) PFS溶液配制a. 使用时一般将其配制成5%-20%的浓度；b. 一般情况下当日配制当日使用，配药如用自来水，稍有沉淀物属正常现象。
2) 加药量的确定因原水性质各，应根据不同情况，现场调试或作烧杯混凝试验，取得最佳使用条件和最佳投药量以达到最好的处理效果。
a.取原水1L，测定其PH值；b.调整其PH值为6-9；c.用2ml注射器抽取配制好的PFS溶液，在强力搅拌下加入水样中，直至观察到有大量矾花形成,然后缓慢搅拌，观察沉淀情况。
记下所加的PFS量，以此初步确定PFS的用量；d. 按照上述方法，将废水调成不同PH值后做烧杯混凝试验，以确定最佳用药PH值；e. 若有条件，做不同搅拌条件下用药量，以确定最佳的混凝搅拌条件；f. 根据以上步骤所做试验，可确定最佳加药量，混凝搅拌条件等。
表面活性剂絮凝剂
2. 表面活性剂类
阴离子型 非离子型
⑴阴离子型表面活性剂
活性部位（-）
Na+ -
常用于外用乳剂！
极性
非极性
亲水
疏水
O/W型：硬脂酸钠、硬脂酸钾、油酸钠、
油酸钾、十二烷基硫酸钠等。
W/O型：硬脂酸钙
⑵非离子型表面活性剂
脂肪酸山梨坦span——（W/O型） 聚山梨酯tween——（O/W型） 聚氧乙烯脂肪酸酯类（Myrij）——（O/W型） 聚氧乙烯脂肪醇醚类（Brij）——（O/W型） 聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物类——（O/W型）
双电层结构 电解质
Zeta电位 亲水性物质:水化膜厚
水化膜 疏水性物质:水化膜薄
絮凝与反絮凝
反絮凝剂
絮凝剂
外加电解质 ↑Zeta电位大于±25mv
斥力>引力 微粒处于分散状态
外加电解质 ↓Zeta电位约±(20～25mv)
斥力<引力 微粒互相接近，呈疏松聚集
分散相的浓度和混悬剂的温度
•浓度，稳定性 •温度---溶解度、溶解速度、沉降速度、
50ml
3 1.5g 1.5g 10ml 5ml
0.13ml
50ml
2、制法： 将升华硫磺置乳钵中加甘油研匀（2号），再加
5％新洁尔灭溶液研匀，3号处方再加吐温80研匀， 缓缓加入硫酸锌水溶液（将硫酸锌溶于10ml水中过 滤）研匀，然后缓缓加入樟，随加随研至混悬状， 最后加入适量蒸馏水使成全量，研匀即得。将以上 混悬液倒入带塞刻度量筒中，加水至规定刻度，并 进行观察比较。
２０ PEG
亲油性
亲水性
油相乳化所需的HLB值
油相 月桂酸 蜂蜡 鲸蜡醇
硬脂醇 液体石蜡 （轻） 液体石蜡 （重） 油酸
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絮体 胶体颗粒 26
4.卷扫絮凝（sweep floc）：金属盐，如硫酸铝、
思考
The city of Hong Kong has a dual water-supply system that provides freshwater for drinking and bathing, and salt water for flushing toilets. At the Hong Kong wastewater treatment plant, as in most other wastewater treatment plants, wastewater is passed through a primary clarifier to settle out suspended solids. The Hong Kong plant achieves greater removal in their primary clarifier than most plants elsewhere in the world. Why?
(第四版)。 北京，化学工业出版社 ，2004年。
Mackenzie L. Davis. Water and Wastewater
Engineering. McGraw-Hill，2010.
2
Water and Wastewater Treatment Engineering
Water Treatment Engineering To make water more acceptable for a desired end-use （维基百科） Wastewater Treatment Engineering To produce an environmentally-safe fluid waste stream, to be reused… （维基百科） Water Pollution Control Engineering
不超过1度 （《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006） 2.美国（1998年）每月95%不大于0.3NTU， 任何时 候小于1NTU。
意义 1.感观学
2.毒理学：污染物吸附（有机微污染物、重 金属等） 3.微生物学：包埋病原微生物，抵御消毒剂
13
胶体（Colloid）性质
光学性质：散射可见光 力学性质：布朗运动 电学性质：电泳 浓度测定 动力学稳定 聚集稳定 表面电荷测定
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聚合氯化铝 PACl：[Al2(OH)nCl6-n]m
m：聚合度，10
B （碱化度）＝[OH]/3[Al] ×100%（50-80%）
已水解聚合，有效成份多，投加量少。
对pH和碱度变化适应性强。
机理：
吸附电中和与吸附架桥协同作用
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有机高分子絮凝剂
人工合成： •阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物 •阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）
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烧杯试验（Jar test）
混凝类型与剂量 pH（碱度）
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例题：硫酸铝混凝某原水
1.确定最适pH。固定投加量
2.确定混凝剂投量。固定pH
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混凝动力学
碰撞是混凝的首要条件
一、异向絮凝 (perikinetic flocculation) 二、同向絮凝(orthokinetic flocculation) 由水力搅拌或机械搅拌造成的碰撞。 三、差降絮凝(differential settling)
：动力粘度，Pa s
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水力搅拌时 p由水流本身能量消耗提供
pV＝gQh h：水头损失（m） ：密度, kg/m3 Q：流量 g：重力加速度,9.8m/s2 V：水流体积＝QT T：水力停留时间（s）
gh G T
也称为甘布公式
：运动粘度= / ，m2/s
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混凝控制指标
凝聚
絮凝 混合设备
NOM比无机胶 体颗粒需中和 更多电荷
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优化混凝
混凝剂筛选、剂量、pH 强化混凝 优化混凝剂及混凝条件以达到
最大TOC去除，相应降低消毒副产物。 优化混凝
整体评价，优化混凝剂及过程，
包括： TOC去除、浊度去除、过滤性能、残
留金属浓度和操作费用等。
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常用混凝剂
一、无机混凝剂
铁盐形成的絮体比 铝盐絮体密实，但 腐蚀性强，有颜色。
硫酸铝混凝区域图
卷扫絮凝 再 稳
硫酸铝 pH5.5~7.7 聚合铝
吸附卷扫联合 pH4.5~9.5
吸附脱稳
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氯化铁混凝区域图
pH4~9
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pH和碱度对混凝影响
胶体表面电荷：等电点 NOM表面官能团电离：中性偏酸性去除 混凝剂形态：水解消耗碱度
絮体表面电荷
混凝剂溶解度
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NOM对混凝影响
•非离子型：聚丙烯酰胺（PAM）
聚氧化乙烯（PEO）
•两性型 天然： •淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等 •微生物絮凝剂
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助凝剂
酸碱类：如石灰、硫酸等 加大矾花粒度和结实性：如活化硅酸 （SiO2 nH2O）、骨胶、高分子絮凝剂，
石英砂，硅藻土等
氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机
物。如投加高锰酸钾、Cl2、O3等
粘土=-15~-40mV 细菌=-30~-70mV Fe(OH)3 +56mV
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水体中胶体的去除
凝聚（coagulation）：降低两颗粒间双电 层总势能的过程。生成10μm絮体floc。
絮凝（flocculation）：脱稳的颗粒通过化
学架桥聚集成三维絮体网络结构的过程。 生成0.6-1.2 mm絮体。 混凝：混合（mixing）、凝聚、絮凝
30
混凝剂化学
金属盐混凝剂投入水体后，发生复杂水解反应， 形成各种聚合度的水解产物。这过程也与水体 中的pH值和碱度有关。产物形态与混凝。
Al13
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硫酸铝和PACl混凝作用简表
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铝盐水解
pH<3 简单水合铝离子压缩双 电层 pH=4－5 多核羟基络合物吸附电 中和 pH=6.5-7.5 多核羟基络合物吸附电 中和；氢氧化铝起吸附 天然水体一般pH=6.5-7.8 架桥、网捕 33
由布朗运动造成的碰撞，主要发生在凝聚阶段。 颗粒的碰撞速率 Np＝8/(3) KTn2 n：颗粒数量浓度 凝聚速度 ：只 ：运动粘度 与颗粒浓度有 T: 温度 关，与颗粒尺 寸无关。 粒径大于1m，布朗运动消失。
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二、同向絮凝(orthokinetic flocculation
由水力或机械搅拌产生 最初的理论基于层流的 假定。 碰撞速率N0＝4/3 n2 d3 G
流 电 位
ζ电位压缩 电荷逆转 颗粒再稳
余 浊
栾兆坤、汤鸿霄 投加量
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憎水胶体脱稳的机理（凝聚）
3.吸附架桥：聚合物、金属盐等吸附在胶体上， 除中和电荷外（凝聚），还能与其他胶体颗粒吸 附（絮凝）。可发生同电号吸附。
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过量投加对胶体起保护作用
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憎水胶体脱稳的机理（凝聚）
氯化铁，投加量足够多时，超过其溶解度，形 成氢氧化或碳酸盐沉淀，进而网捕水中的胶体 颗粒。
10
NOM结构示意图
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混凝目的
目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长
成大矾花,以便在后续沉淀/过滤工艺中去除。 1 微米的颗粒重力沉降1 yard（0.9米）需要1年
以地面水为水源的给水处理典型工艺：
原水 混凝 沉淀 过滤 消毒 饮用水
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浊度控制在饮用水中的意义
背景 1.我国规定浊度不超过3度(1986年）
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由布朗运动造成的碰撞，主要发生在凝聚阶段。
由大颗粒的下降速度快于小颗粒而发生的碰撞。
三种速率与颗粒直径的关系
扩散，小颗粒，d小于 0.01 μ m重要 大颗粒，速度梯度与 差降传递 0.1~1μm，总传递速率 最小一、异向絮凝 (perikinetic flocculation)
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胶体双电层结构
吸附层 扩散层
电位形成离子 反离子 动电位
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DLVO理论
ER E
斥力
Emax（势垒） 布朗运动能量 Eb＝1.5kT<Emax
吸引力
EA
x>oa 稳定 x>oc 二次凝聚
x<oa 一次凝聚
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胶体颗粒的（Zeta）电位
决定胶体颗粒稳定性的重要指标 混凝目的是降低胶体颗粒净排斥力 Zeta电位的计算公式：
d：颗粒粒径 ； n：颗粒数量浓度
G＝U/Z (速度梯度，velocity gradient, 1/s) （相邻两流层的速度增量）
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G可由单位体积水流所耗功率p来计算： p＝G p：单位体积流体所耗功率，W/m3 ：剪切应力
按照牛顿定律 ＝G
G p / (1943年发明的，甘布公式)
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原水
混凝剂 絮凝池
沉淀池
过滤池
消毒 清水池
给 水 处 理 常 规 流 程
用户
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污水二级出水深度处理
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城镇污水处理厂污染物排放标准
GB 18918－2002
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主要内容
第1节 混凝对象 第2节 胶体性质
第3节 混凝机理
第4节 混凝过程与工艺
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水与废水中典型胶体
粒度：1-1000 nm 生活污水中50-70%的有机质是以胶体的形式
存在
在饮用水处理中，色度、浊度、病毒、细菌、
藻类和有机质主要是以胶体形式存在或其行
为类似胶体
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9
混凝对象
去除对象：胶体、悬浮物（及其吸附的有毒 物质）、微生物以及部分可溶物等 新的动向：天然有机质（Natural Organic Matter，NOM）—— 降低消毒副产物 NOM：广泛存在天然水体 吸附颗粒上稳定颗粒 吸附重金属，人工合成有机物