混凝机理ppt课件

①原水性质，包括水温、水化学特性、杂质性质 和浓度等；
②投加的凝聚剂种类与数量； ③使用的絮凝设备及其相关水力参数。
4.2水温影响
水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗 粒细小、松散，凝聚效果较差。其原因有： ①无机盐水解吸热； ②温度降低，粘度升高――布朗运动减弱； ③水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍 凝聚； ④水温与水的pH值有关
适宜pH：5~11，但腐蚀 性强
国外开始增多，国内尚 少
人工 合成 有 机
淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等
天然 微生物絮凝剂
2.2 助凝剂 助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果 的化学药剂可称为助凝剂。助凝剂可以 参加混凝，也可不参加混凝。广义上可 分为以下几类： ①酸碱类：调整水的pH，如石灰、硫酸 等； ②加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸 （SiO2 nH2O）、骨胶、高分子絮凝剂； ③氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有 机物。如投加Cl2、O3等。
4.3水的pH和碱度影响
水的pH值对混凝效果的影响程度， 与混凝剂种类有关。 混凝时最佳pH范围与原水水质、去 除对象等密切有关。 当投加金属盐类凝聚剂时，其水解会 生成H+，但水中碱度有缓冲作用，当碱 度不够时需要投加石灰。
胶粒 高分子 胶粒 排斥 胶粒
高分子 排斥
高分子
图 6-5 架 桥 模 型 示 意
图 6-6 胶 体 保 护 示 意
3．网捕或卷扫 金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的 网捕与卷扫。所需混凝剂量与原水杂质含 量成反比，即当原水胶体含量少时，所需 混凝剂多，反之亦然。
2 混凝剂和助凝剂
2.1 混凝剂 混凝剂应符合以下要求：①混凝效果好；②对 人体无危害；③使用方便；④货源充足，价格低 廉。 目前混凝剂的种类有不少于200－300种，分为 无机与有机两大系列，见表6-1。 与硫酸铝相比，三氯化铁具有以下优点：①适 用的pH值范围较宽；②形成的絮凝体比铝盐絮凝 体密实；③处理低温低浊水的效果优于硫酸铝； ④但三氯化铁腐蚀性较强。 硫酸亚铁一般与氧化剂如氯气同时使用，以便 将二价铁氧化成三价铁。
Φ （ -） 负离子 滑动面 原有正离子 投加的正离子 Φ （ -）
滑动面
滑动面
电位 Φ
电位 Φ
Ⅱ Ⅰ δ Ⅲ δ δ δ
Ⅰ δ
Ⅱ 距离 Ⅲ3）
图 6-4 压 缩 双 电 层 和 吸 附 -电 中 和 作 用
（2）吸附－电性中和 这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直 接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶 粒等，来降低电位。其特点是：当药剂投加量 过多时，电位可反号。 2．吸附架桥 吸附架桥作用是指高分子物质和胶粒，以及胶粒 与胶粒之间的架桥，架桥模型示意见图6-5。 高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现 象： ①高分子投量过少，不足以形成吸附架桥； ②但投加过多，会出现“胶体保护”现象，见 图6-6；
混凝机理
1混凝机理.
1.1 基本概念 混凝：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。 凝聚：胶体失去稳定性的过程称为凝聚。 絮凝：脱稳胶体相互聚集称为絮凝。 混凝过程涉及：①水中胶体的性质；②混凝 剂在水中的水解；③胶体与混凝剂的相互作 用。
1.2 水中胶体的稳定性 胶体稳定性分“动力学稳定性”和“聚集 稳定”两种。 动力学稳定性：无规则的布朗运动强，对 抗重力影响的能力强。 聚集稳定性包括：①胶体带电相斥（憎水 性胶体）；②水化膜的阻碍（亲水性胶体） 在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚 集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。 胶体颗粒的双电层结构见图6-1。
排 斥 势 E r 能 E R E E m a x 0 a c
r
r
( a )
间 距 x
吸 E a 引 势 能 E A
图 6 2相 互 作 用 势 能 与 颗 粒 距 离 关 系
（ a ) 双 电 层 重 叠 ； ( b ) 势 能 变 化 曲 线
1.5 混凝机理 1．电性中和作用机理 电性中和作用机理包括压缩双电层与吸附电 中和 作用机理，见图6-3。 （1）压缩双电层 加入电解质加入，形成与反离子同电荷离子，产 生压缩双电层作用，使ξ电位降低，从而胶体颗粒 失去稳定性，产生凝聚作用。 压缩双电层机理适用于叔采－哈代法则，即：凝 聚能力离子价数6。 该机理认为电位最多可降至0。因而不能解释以 下两种现象：①混凝剂投加过多，混凝效果反而 下降；②与胶粒带同样电号的聚合物或高分子也 有良好的混凝效果。
聚合氯化铝又称为碱式氯化铝或羟基氯化铝， 性能优于硫酸铝。其成分取决于羟基与铝的 摩尔数之比，通常称之为碱化度B，按下式 计算：
[OH ] B 3[ Al ]
聚合铁包括聚合硫酸铁与聚合氯化铁，目前 常用的是聚合硫酸铁，它的混凝效果优于三 氯化铁，它的腐蚀性远比三氯化铁小。
表6-1 常用的混凝剂
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凝聚动力学
3.1 基本概念 颗粒相互碰撞的动力来自两个方面： 颗粒在水中的布朗运动；在水力或机械搅 拌所造成的流体运动。 异向絮凝：由布朗运动引起的颗粒碰 撞聚集称为异向絮凝。 同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成 的流体运动引起的颗粒碰撞聚集称同向絮 凝
4 影响水混凝的主要因素
4.1 概述 影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括：
滑 动 面
胶 核
Ⅱ
图 6 1 胶 体 双 电 层 结 构 示 意
ζ
の
Ⅰ δd
1.3 DLVO理论 胶体颗粒之间的相互作用决定于排斥能与 吸引能，分别由静电斥力与范德华引力产生。 排斥势能：ER－1/d2 吸引势能：EA－1/d6（有些认为是1/d2或1/d3） 由此可画出胶体颗粒的相互作用势能与距 离之间的关系，见图6-2。当胶体距离x<oa或 x>oc时，吸引势能占优势；当oa <x< oc时， 排斥势能占优势；当x=ob时，排斥势能最大， 称为排斥能峰。
铝系 无 机 铁系 硫酸铝 明矾 聚合氯化铝（PAC） 聚合硫酸铝（PAS） 三氯化铁 硫酸亚铁 硫酸铁（国内生产少） 聚合硫酸铁 聚合氯化铁 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） 非离子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯 （PEO） 两性型： 使用极少 适宜pH：5.5~8