化学混凝法全解
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100m
粒度
真溶液
胶体溶液
悬浮液
10.02.2020
4
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。
10.02.2020
14
(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。
10.02.2020
9
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。
10.02.2020
7
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
10.02.2020
胶核
束 缚 反 离 子
扩 散 层
8
胶体粒子的结构式:
13
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
Biblioteka Baidu
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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
10.02.2020
1
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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2
一、概 述
1、废水分散体系
11
• 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。
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:
13
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
11
• 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。
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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。