水处理化学絮凝剂 PPT

Al(OH)3+3H+
Al3+ + H2O
Al(OH)3的溶解度与pH值的关系图：
可见，硫酸铝起凝聚反应时，在 pH=5.5～8.5范围内有效。另外要根据原 水的水质条件选择最佳的pH值范围。
（3）铁盐与碱度、pH值的关系
硫酸亚铁投入水中后与原水中的碱度（HCO3-） 反应生成Fe(OH)2，然后被水中的溶解氧氧化生成 Fe(OH)3。
五、絮凝剂的定义和分类 定义:
用来使水溶液的溶质、胶体或悬浮物产生 絮状沉淀的物质。
又称为混凝剂、聚凝剂；也有称聚集剂、 凝结剂等。
分类:
无机絮凝剂 （凝聚剂）
低分子絮凝剂 高分子絮凝剂
铝盐高分子絮凝剂 铁盐高分子絮凝剂
絮
阳离子的有机高分子…
凝 剂
有机絮凝剂 （絮凝剂or 助凝剂）
人工合成的 阴离子的有机高分子… 非离子的有机高分子…
固定层的厚度约(2~3)×10-7mm，不随温度变化而变化； 但扩散层厚度较大，且随温度和其他因素而变化。这种固 定层和扩散层总称为“双电层”。
2、胶体稳定的原因
其一：胶体微粒表面带有同性电荷，发生静电 排斥作用。
其二：吸附层的水化作用，形成一个水化层，阻 止微粒的结合。
一种胶体的胶粒带电越多，其ζ电位就越大； 扩散层中反粒子越多，水化作用也越大，扩散层 与水化壳也越厚，也就越稳定。
总之，凝聚作用是非常复杂的反应过程。 它涉及水中分散介质的性质，
各种凝聚剂的特性， 分散介质与各剂的相互作用条件以及 系列反应。
二、影响凝聚过程的主要因素
1、pH值与碱度
(1)铝盐与碱度的关系
Al2(SO4)3
Al3++SO42-
Al3+和水中的HCO3-(碱度)反应即得带正电的胶体 Al(OH)3。如水中碱度不够，尚需提高碱度（如：投加 CaO等），以保证Al(OH)3的生成。
粒径在小于1nm范围内。
主要有：无机阳离子、阴离子，此外还包括环 烷酸等有机溶解物及溶解氧，CO2，H2S等。
水中这些杂质彼此间的关系如下：
水中不同粒径颗粒的处理方法如下图：
二、胶体微粒和乳化油的稳定性
1、胶体的双电层结构
胶体粒子的结构式可写为：
{【胶核】电位形成离子，束缚反离子} 自由反离子
2、絮凝作用（ Flocculare ） ——架桥作用
是指粒子的稳定性遭到破坏后，借高聚物及搅拌能量而 彼此接触，因而形成较大颗粒絮体的过程。简言之，絮凝 作用可称为架桥反应。即：
3、沉降作用 絮体一旦生成，需在静止状态下借重力而
下沉。
影响凝聚与絮体沉降的主要因素有：
①搅拌能量； ②搅拌时间； ③絮凝剂及反应物的浓度； ④pH值，等等。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
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3、乳化油稳定的原因
水包油型
油
乳状液
具有一般胶体的双电层结构，可形成稳定的 体系。
4、两个不稳定因素
其一：由范德华力产生的微粒核间的相互吸 引力，促其结合。
其二：胶体微粒的布朗运动，促其相互碰撞 而吸附结合。
5、加絮凝剂的目的 是消除其稳定因素，再利用其不稳定因素使
胶体因ξ-电位的降低或消除，从而失去稳定性的过程。 可见，ζ－电位的高低，是凝聚反应好坏的一个重要因素。
胶粒表面上的电荷； 扩散层的厚度。
1.压缩双电层机理 ◆扩散层的厚度（h）：
h=A /∑Zi2ri
式中 A－常数 ∑Zi2ri－溶液中离子强度 Zi2－离子的化合价 ri－离子浓度
2. 吸附电中和机理
微粒不断扩大形成矾花。然后过滤或沉淀除去。
三、水质净化的反应机理
水质在净化过程中，大约包括三种过程。 1、凝结作用（Together）
即把两个或多个不同的个体拉拢在一起，形 成细小絮体的过程。
粒子的表面电荷经中和后，利用微弱的范德华力 而形成凝聚作用。这种力量非常薄弱。容易受到机械 力的破坏。
凝结作用示意图：
天然有机高分子
微生物絮凝剂（一种新发展的絮凝剂）
无机絮凝剂主要是依靠电荷中和而凝聚。 有机絮凝剂则主要依靠架桥作用使粒子沉降。
在应用方面，常常先加入无机絮凝剂中和电荷， 然后加有机絮凝剂生成絮团而沉降。两者联合使 用可大大降低絮凝剂的用量。
§2-2 无机絮凝剂——凝聚剂
一、凝聚机理
凝聚——脱稳的粒子相互聚集为较大颗粒的过程。
CaO的投加量的计算公式：
[CaO]=(0.5a-10X+20) mg/L a－硫酸铝投加量［以Al2(SO4)3计］mg/L X－原水中已有的碱度 20－过量数，mg/L
(2)铝盐与pH值的关系 pH>8.5时：
Al(OH)3
AlO2 2- +H2O+H+
pH<7时，上式即向左进行。
但如酸性太强时，氢氧化铝也会溶解，即：
吸附层 胶粒
扩散层
胶团 水中的胶粒一般带有负电荷。
其中电位离子层与部分反离子层 构成吸附层（固定层）。
胶核
在吸附层的外面，还有一
部分反离子，疏散的分布，形成
一个扩散层（流动）。
扩散层不随胶核一起运动，而 趋于向溶液主体扩散，直至与 溶液中的平均浓度相等。
胶粒与溶液主体间由于胶粒 剩余电荷的存在所产生的电位。
胶粒表面对异号离子（粒子）或分子带异号电荷 的部位有强烈的吸附作用，从而中和了胶粒所带电荷， 减少了静电斥力，降低了ζ－电位，使胶体的脱稳和凝 聚易于发生。
静电引力是这些作用的主要方面。
◆ζ－电位( 可用电泳法测定): ζຫໍສະໝຸດ Baidu4πeq/D
式中： q－颗粒表面上的电荷 D－水的诱导率
从上式可见，如q减少，能使ζ－电位降低。
絮凝剂
§2-1 概述 一、水中杂质的分类及其去除途径 1、悬浮体系
分散相颗粒粒径在200 ~106nm 主要有：泥沙；各种腐蚀产物及垢；细菌；胶质沥
青质类和石蜡等重质油类
动力学不稳定体系，借重力可沉降。
2、胶态体系
过滤不能去除 也不借重力而沉降
粒径在 1~200nm范围内。
3、溶解体系
热力学稳定体系
四、絮凝的工艺过程
混凝剂的配制与投加、混合、反应、澄清几个步骤。
混合——药剂投入废水后在水中发生水解并产生异电荷 胶体，与水中胶体或悬浮物接触，形成细小的 矾花。大约在10-30S内完成，一般不超过2min. 要求快速、均匀。
反应——使小絮体逐渐凝成大絮体而便于沉淀。
澄清——让已经形成的絮凝体悬浮在水中成为悬浮 泥渣层，使废水中形成的微絮粒被迅速吸 附在悬浮泥渣上，从而达到良好的去除效果。