化学混凝法全解

100m
粒度
真溶液
胶体溶液
悬浮液
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2、去除对象：主要为废水中细小的悬浮颗 粒和胶体颗粒。
3、混凝法的用途
•可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子 有机物、某些重金属和放射性物质。如造纸、钢铁、 纺织、化工、食品等工业废水及城市污水的三级处理 •能改善污泥的脱水性能。如污泥处理
附架桥、沉淀物网捕四种。
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（1）压缩双电层机理 (modification of the electrical double layer)
• 双电层的厚度与溶液中的反离子的浓度有关。 当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度 增高时，则扩散层的厚度将减小。
• 该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有 反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤 压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。
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例：氢氧化铁胶体由三氯化铁水解形成。 试写出氢氧化铁胶体粒子的结构式。
解：氢氧化铁胶体粒子的结构式如下所示：
[Fe(OH)3]m nH＋ (n－x)Cl－x+ x Cl－
胶核 (nuclear)
吸附层 stationary layer
电位形
成离子 胶粒(colloidal particle)
因为淡水进入海水时，海水中盐类浓度较大， 使淡水中胶粒的稳定性降低，易于凝聚，所 以在港湾处泥砂易沉积。
✓ 该机理无法解释的现象：如以三价铝盐或铁 盐作混凝剂，当其投量过多时，凝聚效果反而下 降，其至重新稳定。
✓压缩双电层机理只是通过单纯静电现象来说明 电解质对脱稳的作用，如仅用它来解释水中的混 凝现象，会产生一些矛盾。为此，又提出了其他 几种机理。
胶体的稳定性正是上述特性的综合表现，尤其是胶粒之间的静 电斥力的作用结果。如要了解胶体带电现象和使胶体脱稳的途 径，就必须研究胶体的结构。
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电位离子
（2）
胶
体
滑动面
的
胶团边界
结
构
吸附层
胶体的双电
层结构模型
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胶核
束 缚 反 离 子
扩 散 层
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胶体粒子的结构式：
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2.胶体的脱稳机理
胶体颗粒保持分散的悬浮状态的特性称为胶体的 稳定性（stabilization)。
胶体因电位降低或消除，从而失去稳定性的过 程称为脱稳(destabilization)。
凝聚：指脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程。 絮凝：指未经脱稳的胶体形成大颗粒絮体的过程。 混凝：包括凝聚和絮凝两个过程。 混凝机理：可分为压缩双电层、吸附电中和、吸
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（2）吸附电中和机理
(electrical neutralization)
• 胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子 或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，
污水的化学处理法
2.1 化学混凝法 2.2 中和法 2.3 化学沉淀法 2.4 氧化-还原法
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2.1 化学混凝法(Coagulation)
❖ 概述 ❖ 混凝原理 ❖ 混凝剂和助凝剂 ❖ 影响混凝的主要因素 ❖ 混凝工艺过程与设备
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一、概 述
1、废水分散体系
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• 电位对于某类胶体而言，是固定不变的， 它无法测出，也不具备实用意义。 • 电位可通过电泳或电渗计算得出，测定 电位可确定电荷大小以及稳定程度。它随着 温度、PH值及溶液中反离子浓度等外部条件 而变化，在水处理中具有重要的意义。
4q
q—电动电荷密度 δ—扩散层厚度
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1、废水中胶体颗粒的稳定性 （1）胶体特性
➢光学性质：在水溶液中能引起光的反射的性质。 ➢力学性质：主要是指胶体的布朗运动。 ➢表面性能：比表面积大，具有极大的表面自由 能，使胶体颗粒具有强烈的吸附能力和水化作用。
➢动电现象：胶体的动电现象包括电泳与电渗。 电泳现象说明胶体微粒是带电的。

ε—水的介电常数 12
(4) 胶体保持稳定的原因
1）胶体微粒的带电性。同类的胶体微粒间的静 电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒。 2）水化作用。带电荷的胶粒和反离子都能与周 围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，阻 碍各胶粒的聚合。
上述分析说明，水中胶体物质是相当稳定的，要想 去除它，首先要使它们脱稳，然后凝聚和絮凝。
4、优点：设备简单，维护操作易于掌握，处理效果
好，间歇或连续运行皆可。
缺点：运行费用较高，沉渣量大，且脱水较困难。
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二、混凝原理
• 混凝是通过向废水中投加化学药剂—— 混凝剂(coagulant)，破坏胶体的稳定 性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集 (aggregation)成较粗大的颗粒而沉淀， 得以与水分离，使废水得到净化。
根据分散相粒度不同，废水可分为三类：
粗分散体系（悬浮液）：分散相粒度>100nm。
胶体分散体系（胶体溶液）：分散相粒度为1~100nm。
分子 - 离子分散体系（真溶液）： 分散相粒度为0.1~1nm。
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吸附法等处理
0.1nm
1nm
0.1nm
1nm
混凝法处理
100nm
自然沉淀或 过滤处理
扩散层 diffuse layer
自由反 离子
束缚反 离子
胶团(colloidal micelle)
其中，m为胶核中的分子数；n为被吸附的电位离子数； (n-x)为吸附层中反离子数；x为扩散层中的反离子数。 10
(3) 电位（总电位）与 电位（电动电位）
•胶粒与溶液主体之间的电位差，称为电动电位， 常称电位。 •胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位称 为总电位或称电位 。 •在总电位一定时，扩散层愈厚， 电位愈高； 反之扩散层愈薄， 电位也愈低。 •电位引起的静电斥力，阻止胶粒互相接近和 接触碰撞。
• 由于扩散层厚度的减小，胶粒得以迅速凝聚。
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溶液中离子浓度与扩散层厚度 的关系
溶液中离子
浓度低时，
扩散层厚度 反 为OA 离 子 浓
溶液中离子 度 浓度高时，
扩散层厚度 O 减小为OB
溶液中离子浓度高 溶液中离子浓度低
BA
到颗粒表面的距离
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✓ 港湾处泥沙沉积现象可用该机理较好地解释。