3第三章沉淀课件(第一篇)_661308029
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《沉淀基础理论》课件
医学诊断与检测
通过沉淀反应可以检测生物体内的离子、酶活性等，用于医学诊 断和检测。
生物成像技术
利用某些沉淀反应产生的荧光、放射性等特性，可以实现生物成 像技术，用于研究生物体内的生理过程。
在环境科学中的应用
污水处理
利用沉淀法可以去除污水中的重 金属离子、悬浮物等有害物质， 使污水得到净化。
土壤修复
详细描述
分离技术是沉淀基础理论的重要应用领域之一，新型分离技术的开发对于提高生产效率 和产品质量具有重要意义。通过研究沉淀反应的动力学和热力学机制，可以开发出新型 的分离技术，如高效沉淀、膜分离、萃取等。这些新技术能够提高分离效率和降低能耗
，有助于推动相关产业的发展。
绿色化学与可持续发展
总结词
绿色化学与可持续发展是沉淀基础理论 的另一个重要发展方向，旨在实现化学 工业的环保和可持续发展。
过滤法
将沉淀通过滤纸或布氏漏 斗等过滤器材，使固体和 液体分离的方法。
离心分离法
利用离心机的高速旋转产 生的离心力使沉淀分离的 方法。
沉淀的洗涤与干燥
洗涤
用适当的溶剂洗涤沉淀，以除去沉淀表面吸附的杂质。
干燥
将洗涤干净的沉淀进行干燥处理，以备后续操作。
沉淀的纯化技术
结晶法
通过控制结晶条件，使杂质与所需物质分离，得到纯化的沉淀。
分类
沉淀可以根据不同的分类标准进行分 类，如根据沉淀的组成、结构、性质 和应用等。
沉淀的形成过程
溶解度
物质在溶液中的溶解度决定了其在一定条件下能否形 成沉淀。
过饱和状态
当溶液中的溶质浓度超过其溶解度时，就会形成过饱 和状态，导致沉淀的形成。
沉淀剂
通过加入沉淀剂，如电解质、有机溶剂等，可以促进 沉淀的形成。
通过沉淀反应可以检测生物体内的离子、酶活性等，用于医学诊 断和检测。
生物成像技术
利用某些沉淀反应产生的荧光、放射性等特性，可以实现生物成 像技术，用于研究生物体内的生理过程。
在环境科学中的应用
污水处理
利用沉淀法可以去除污水中的重 金属离子、悬浮物等有害物质， 使污水得到净化。
土壤修复
详细描述
分离技术是沉淀基础理论的重要应用领域之一，新型分离技术的开发对于提高生产效率 和产品质量具有重要意义。通过研究沉淀反应的动力学和热力学机制，可以开发出新型 的分离技术，如高效沉淀、膜分离、萃取等。这些新技术能够提高分离效率和降低能耗
，有助于推动相关产业的发展。
绿色化学与可持续发展
总结词
绿色化学与可持续发展是沉淀基础理论 的另一个重要发展方向，旨在实现化学 工业的环保和可持续发展。
过滤法
将沉淀通过滤纸或布氏漏 斗等过滤器材，使固体和 液体分离的方法。
离心分离法
利用离心机的高速旋转产 生的离心力使沉淀分离的 方法。
沉淀的洗涤与干燥
洗涤
用适当的溶剂洗涤沉淀，以除去沉淀表面吸附的杂质。
干燥
将洗涤干净的沉淀进行干燥处理，以备后续操作。
沉淀的纯化技术
结晶法
通过控制结晶条件，使杂质与所需物质分离，得到纯化的沉淀。
分类
沉淀可以根据不同的分类标准进行分 类，如根据沉淀的组成、结构、性质 和应用等。
沉淀的形成过程
溶解度
物质在溶液中的溶解度决定了其在一定条件下能否形 成沉淀。
过饱和状态
当溶液中的溶质浓度超过其溶解度时，就会形成过饱 和状态，导致沉淀的形成。
沉淀剂
通过加入沉淀剂，如电解质、有机溶剂等，可以促进 沉淀的形成。
沉淀与澄清ppt
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斜管沉淀池
斜管沉淀池
斜管沉淀池
斜管沉淀池
斜管沉淀池
第四节 澄清池
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第三章 沉淀与澄清
第二节 平流沉淀池 浅长型指形堰平流池
第三节 斜板斜管沉淀池
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2021年高中化学第3章第3节沉淀溶解平衡课件鲁科版必修1.ppt
1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。) (1)当溶液中阴、阳离子浓度相等时，沉淀溶解达到平衡状态。
() (2)外界条件发生变化，沉淀溶解平衡不一定发生移动。( ) (3)Ksp 越大的难溶电解质在水中的溶解程度越高。( ) (4)难溶物只能转化为溶解度更小的物质。( ) (5)加热时，沉淀溶解平衡一定向沉淀溶解的方向移动。( )
2．沉淀的转化 (1)实质：是_沉__淀__溶__解__平__衡__的移动。 (2)特点 ①通常，一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀。 ②两种难溶物的_溶__解__能__力__差别越大，越容易转化。
(3)应用 除去废水中的 Cu2＋、Hg2＋、Pb2＋等，常用_F_e_S_、__M__n_S_等难溶物 作沉淀剂。如可用 FeS 等难溶杂质作为沉淀剂除去废水中的重金属离 子 Hg2＋，沉淀转化反应为_F_e_S_(_s_)＋__H__g_2_＋_(a_q_)_=_=_=_F__e2_＋_(_a_q_)＋__H__g_S_(_s)____。 微点拨：沉淀转化虽然是利用的沉淀溶解平衡的移动，但是因为 沉淀能够完全转化，所以反应方程式用“===”，不用“ ”。
一、沉淀溶解平衡与溶度积 1．溶解平衡状态 (1)定义：在一定温度下的水溶液里，沉淀溶解速率和离子生成沉 淀速率相等，固体的量和溶液中各离__子__浓__度__不再改变时的状态。 (2)表示方法：如 PbI2 的沉淀溶解平衡可表示为 _P_b_I_2_(s_)_____P_b_2_＋_(a_q_)_＋__2_I_－_(a_q__) _。
二、沉淀溶解平衡的应用 1．沉淀的溶解与生成 (1)原理：通过改变条件使溶解平衡移动，最终使溶液中的_离__子__ 转化为_沉__淀__或_沉__淀__转化为溶液中的离子。 (2)判断：在难溶电解质溶液中， ①当 Q_＞__Ksp 时，就会有沉淀生成。 ②当 Q_＝__Ksp 时，处于平衡状态。 ③当 Q_＜__Ksp 时，就会使沉淀溶解。
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。
人教化学必修1第三章第3节用途广泛的金属材料 (3)Al(OH)3沉淀的计算(共15张PPT)
知识梳理
1、绘制图像，了解反应历程。 2、根据题意，找到关键点。 3、数形结合求解。
变式训练
NaAlO2溶液与盐酸溶液反应时，AlO2-的物 质的量与H＋的物质的量之比为 __1_:_1___时，Al(OH)3沉淀量最多； __1_:_4___时，Al(OH)3全部溶解；
画图：向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液至过量
Al(OH)3沉淀的计算
模型构建 铝盐与强碱反应
Al(OH)3 沉淀计算
偏铝酸盐与强酸反应
H+、Mg2+、Al3+等多种离子混合 与强碱反应
习题1
向20mL 2mol/L的AlCl3溶液中，加入烧碱溶液， 充分反应后，得到0.78g沉淀，求烧碱溶液的物质 的量为多少？
小组讨论、展示图象
向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量
7. 汗水是滋润灵魂的甘露，双手是理想飞翔的翅膀。 3. 漫无目的的生活就像出海航行而没有指南针。 9. 从绝望中寻找希望，人生终将辉煌! 5. 读一书，增一智。(?)
n[Al(OH)3]
0.04 mol
0.01 mol
0
3 n(NaOH)
根据Al3+3OH-=Al(OH)3↓得， n(NaOH)=3n[Al(OH)3] =3×0.01mol=0.03mol
情况二：碱适当过量，有AlO2- 生成 0.04 mol n[Al(OH)3]
0小组活动—强化训练
向H+、Mg2+、Al3+的混合溶液中滴加 NaOH溶液至过量
小试身手
将物质X逐渐加入Y溶液中，生成沉淀的
物 所质示的，量符n合2与如所图加所X示的的物情质况的是量(n1的C 关) 系如图
沉淀理论-ppt课件
d
P 1 u0
P0udP
0
而沉淀池能去除的颗粒包括u≥u0以及 u<u0的 两部分，故沉淀池对悬浮物的总去除率为：
(1P0)u10
P0udP
0
24
η
1 0.9
0.8 0.7
0.6 0.5 0.4
0.3 0.2
0.1 0
0 0.67 1.33 2 2.67 4
8
u,cm/min
不同沉淀速度的总去除率
qvu0(L/H )H bu0A
u0 qv /A
qv/A—反映沉淀池效力的参数， 一般称为沉淀池的表面负荷率，
或称沉淀池的过流率，用符号q H
表示：
qqv / A
v
u0
L
27
比较两式可知： u0 qv/A
qqv / A
理想沉淀池中，u0与q在数值上相同，但它们 的物理概念不同：
u0的单位是m/h；q表示单位面积的沉淀池 在单位时间内通过的流量，单位是m3/m2·h。 故只要确定颗粒的最小沉速u0，就可以求得理 想沉淀池的过流率或表面负荷率。
(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。
19
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；
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，其坡度为i=u/v。
30
解：（1）计算各沉淀时间相应的沉速u，
表观去除率E
（2）以Pi为纵坐标，u为横纵标作图得沉淀曲线： P-u曲线
最新《化学反应原理》课件：第3章-第3节沉淀溶解平衡教学讲义PPT
2．水垢的主要成分为什么是CaCO3和Mg(OH)2，而不是 CaCO3和MgCO3?
【提示】 天然水中含 Ca2＋、Mg2＋、HCO3－等，煮沸时 分解生成 CaCO3 和 MgCO3，由于 Mg(OH)2 比 MgCO3 更难 溶，MgCO3 就与 CO23－水解生成的 OH－结合生成更难溶的 Mg(OH)2。
沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的溶解和生成 通 过 比 较 溶 度 积 与溶 液 中 有关 离 子 浓度 幂 的 乘积 —— __浓__度__商__Q____的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下 沉淀能否生成或溶解。 (1)当Q>Ksp时，溶液中_有__沉__淀__析出，直至沉淀溶解与离 子生成沉淀达到___平__衡__状__态______。 (2) 当 Q ＝ Ksp 时 ， 溶 液 中 沉 淀 溶 解 与 离 子 生 成 沉 淀 处 于 _平__衡__状__态____，__无___沉淀生成和溶解。
《化学反应原理》课件：第3 章-第3节沉淀溶解平衡
●课标要求 能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀转化的本质。 ●课标解读 1.知道难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，并能结合实 例进行描述。 2．理解溶度积的概念，能用溶度积规则判断沉淀的产生 和溶解。 3．知道沉淀转化的本质并能够对相关实验的现象以及生 活中的一些相关问题进行解释。
③定：平衡时，__离___子__浓__度____，__固__体__的__量____不变。 ④变：改变影响平衡的条件，平衡被破坏，会发生沉淀 的PbI2 的沉淀溶解平衡，可表示为_P_b_I_2_(s_)____P_b_2_＋_(_a_q_) __＋__2_I－ __(a_q_)__。
沉淀溶解平衡的理解及影响因素
【问题导思】 ①存在沉淀溶解平衡的难溶物都属于弱电解质吗？ ②升高温度、沉淀溶解平衡常数K值都增大吗？ 【提示】 ①可以是强电解质(如BaSO4、AgCl等)也可以 是弱电解质[如Al(OH)3等]。 ②化学平衡与沉淀溶解平衡既有吸热反应，也有放热反 应，因此升高温度K值可能变大，也可能变小；而电离平衡、 水解平衡均为吸热过程，因此升高温度K值均变大。
相关主题
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P (1 p0 )
沉速≥u0颗粒 的去除率
p0
0
ui dpi u0
p0 u0
沉速<u0颗粒的去除率
第三章
17
第三章
18
3
第2节 自由沉淀
第2节 自由沉淀 中部取样法
h/2
P (%)
颗粒的总去除率：
与水深有关
P (%)
h
与水深无关
P
C0 C 100% C0
沉淀时间t
颗粒沉速u
第4节 拥挤（分层）沉淀
一、拥挤沉淀特点
一、拥挤沉淀特点 二、拥挤沉降过程曲线
第三章
33
第三章
34
第4节 拥挤（分层）沉淀
一、拥挤沉淀特点 分层沉淀 清水-浑水交接面 4个区 发生在颗粒浓度较高 的情况： •高浊水沉淀、 •二沉池、 •污泥浓缩池
第三章
清水区 浑液面----逐渐下降 等浓度区或受阻沉降层 颗粒浓度均匀 等速下沉vs 变浓度区 颗粒浓度由小变大 泥面----逐渐上升 压实区 颗粒沉速由大变小
第三章
38
第4节 拥挤（分层）沉淀
1.界面下沉速率的计算
b-c 段：直线，界面等速下降，速率一定 c-d 段：下凹曲线，界面下沉速率逐渐变小，沉 淀物压实过程
第4节 拥挤（分层）沉淀
2.不同初始浓度界面下沉速率的计算
a-c 段：悬浮物浓度为C0 c-d 段：悬浮物浓度>C0 过c-d曲线上任意一点Ct（ Ct > C0）做切线与纵 坐标相交于a’点，得高度Ht
第三章
35
36
6
第4节 拥挤（分层）沉淀
•分区条件：颗粒最大粒径/最小粒径<6 •发生在： •混凝后的矾花（>2~3g/L） •活性污泥>1g/L •高浓度泥沙>5g/L
第4节 拥挤（分层）沉淀
二、拥挤沉降过程曲线
交界面等速下降 临界沉降点（B,C区消失） c-d段污泥压实过程 压实高度
第三章
37
第三章
57
第三章
58
第5节 沉淀池
第5节 沉淀池
刮板式刮泥机示意图 刮板式刮泥机
第三章
59
第三章
60
10
第5节 沉淀池
第5节 沉淀池
第三章
61
第三章
62
第5节 沉淀池
2．工艺设计计算 计算什么？沉淀区尺寸、泥区容积、其他…
1) 设计参数的确定 u0或T0 由沉淀实验得到：
在数值上，q设＝u设
选u0时，絮凝性颗粒-----池深＝实验柱高 选T0时，所有颗粒-----池深＝实验柱高 考虑水流的影响 ：
沉降过程的相似关系
第三章
43
第三章
44
第5节 沉淀池 (sedimentation tank)
一、沉淀池分类 二、平流式沉淀池 三、竖流式沉淀池 四、幅流式沉淀池 五、斜板（管）沉淀池 六、沉砂池
第三章
第5节 沉淀池
一、沉淀池分类 平流式(rectangular) 竖流式(upflow) 辐流式(radial) 斜流式 (inclined)
沉速 u
10
第三章 16
第三章
15
第2节 自由沉淀
4.颗粒去除率的计算 h 在时间t0 颗粒沉速u0，相应残余颗粒比例p0 (1) 沉速uu0 的颗粒全部去除 (2) 沉速u<u0的颗粒部分去除: 去除比例＝hi/h =uit0/(u0t0) = ui/u0 t=t0 Ct hi
第2节 自由沉淀
(3) 颗粒全部去除率 P
本章内容
第1节 沉淀原理与分类
第三章 沉淀与澄清
Sedimentation or settling and Clarification
第2节 自由沉淀 第3节 絮凝沉淀 第4节 拥挤沉淀 第5节 沉淀池 第6节 澄清池
第三章
2
第1节 沉淀原理与分类
第1节 沉淀原理与分类
一、沉淀原理
一、沉淀原理 二、沉淀分类
第三章 19
还有没有其他的测定方法？
第三章 20
第2节 自由沉淀
三、理想沉淀池 三、理想沉淀池
第2节 自由沉淀
L
u0截留速度
1. 理想沉淀池工作模型假设
(1) 颗粒为自由沉淀。 (2) 水流水平流动，过水断面上各点流速相等 v。
第三章 21
(3) 颗粒到底就被去除。
第三章
22
第2节 自由沉淀
2. 沉淀池表面负荷的定义
25 26
pi
ui u i u0 Q / A
•增大ui 表面负荷（去除率一定）， 或去除率（当处理能力和表面积一定） 。 •增大A 去除率（颗粒沉速一定）
沉淀池容积一定，池身变浅 ------ 浅层理论。
第三章
第三章
第3节 絮凝沉淀 (flocculent settling) 一、絮凝沉淀特点 二、絮凝沉淀实验
13 第三章 14
1 p l u gd 2 18
Stokes’ law
：水的动力黏度(dynamic viscosity)，Pa·s
•1000<Re<25000, 湍流状态(turbulent region) ——牛顿公式 •1<Re<1000, 过渡区(Transition region) ——阿兰公式 Re校核！ 第三章
45
第三章
46
第5节 沉淀池
二、平流式沉淀池 1．构造：四个区
第5节 沉淀池
二、平流式沉淀池
第三章
47理想沉淀池工作状况源自第三章488
第5节 沉淀池
1) 进水区 流量均匀分布 ，不出现短流。 可采用配水孔或者缝
第5节 沉淀池
给水中通常采用穿孔墙 孔口流速<0.15~0.2 m/s
穿孔墙示意图 进水区示意图
第三章
49
第三章
50
第5节 沉淀池
2) 沉淀区
水力条件要求：
第5节 沉淀池 沉淀区尺寸
高度与前后构筑物的布置有关，一般3~4m 长度L决定于水平流速v和停留时间T
– 给水：v= 10~25 mm/s – 污水：v一般不大于5 mm/s
•减少紊动性 ---- Re = vR/ •提高稳定性 ----弗劳德数Fr ＝v2/Rg，宜大于10-5。
出水口示意图 堰出水示意图
第三章
53
第三章
54
9
第5节 沉淀池
第5节 沉淀池
第三章
55
第三章
56
第5节 沉淀池
4) 存泥区及排泥措施 (1) 泥斗排泥
靠静水压力 1.5~2.0m 多斗形式，可省去机械 刮泥设备
第5节 沉淀池
(2)机械排泥：链带刮泥机、刮板刮泥机、吸泥机
排泥斗示意图 链带刮泥机示意图
第3节 絮凝沉淀
h
沉淀柱高度 ＝实际沉淀池深度
第三章 29
•计算颗粒去除率（在t0时刻）：
P p2
h1 / t0 h /t ( p3 p2 ) 2 0 ( p4 p3 ) ... u0 u0
第三章
30
5
第3节 絮凝沉淀
三、去除率、颗粒沉速和沉淀时间之间的关系 要求一定的去除率---- 求沉淀时间和颗粒沉速 假定不同的沉淀时间t： 沉淀时间 (min) 颗粒沉速(m/d)
第2节 自由沉淀
二、颗粒沉淀实验
1. 在ti时，从底部取样，测Ci 2. 计算颗粒沉速： ui=h/ti 沉速<ui颗粒占全部颗粒的 百分率： pi=Ci/C0
第2节 自由沉淀
3. 绘制p-u曲线（颗粒粒度分布曲线）
100%
残余颗粒百分数p
75%
pi
h
50%
t=0 C0
t=ti Ci
25%
ui
0
0%
降低水力半径R
采用导流墙对平流式沉淀池进行纵向分格
第三章
L/B>4, L/h>10, 每格宽度B宜在3~8m, 不宜 大于15m。
51
第三章
52
第5节 沉淀池
3) 出水区
•溢流堰（施工难） •淹没孔口（容易找平） •三角堰（对出水影响不大）
第5节 沉淀池
控制单位堰长的出水量： 给水：≤5.8 L/(m s) 初沉： ≤ 2.9 L/(m s) 二沉： ≤ 1.7L/(m s)
第三章
12
2
第2节 自由沉淀
•Re<1, 层流区(laminar region)，CD= 24/Re
第2节 自由沉淀
上述式子有何意义？ •了解影响颗粒沉速的因素（颗粒粒径……） •在已知的颗粒粒径条件下求沉降速度 •由颗粒沉降速度求颗粒粒径 ……水处理中的沉降实验 •由颗粒沉降速度求液体黏度 ……落球法测定粘度
uu0的颗粒全部去除， u0 截留速度( critical settling velocity) v: 水流速度 t: 停留时间 h0 L Q v 因为： t u0 v h0 B Q: 流量 h0: 有效水深 Q Q B: 有效宽度 则： u 0 q0 L: 有效长度 LB A A: 沉淀池表面积 qo：表面负荷 (surface loading rate, m3/(m2 d)) 溢流率(overflow rate) 第三章
第三章 7 第三章 8
第1节 沉淀原理与分类
第2节 自由沉淀 (discrete particle settling)
自由沉淀 颗粒浓度
絮凝沉淀
一、颗粒沉速公式
拥挤沉淀 压缩沉淀 高
第三章 9 第三章 10
二、颗粒沉淀实验 三、理想沉淀池
高
颗粒絮凝性