Chapter13 工业废水的物理化学处理.ppt
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②吸附对象－吸附疏水性物质 疏水性物质－难为水润湿的物质，可以直接吸附。
亲水性物质－容易被水润湿的物质，需要转为疏水性 物质。
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13.2 气浮
③表面活性剂—可以实现疏水－亲水相互转移 表面活性剂由极性－非极性分子组成，分子一端呈 亲水性，另一端呈疏水性，也叫二亲分子。
根据热力学已知：界面能＝表面能×界面面积
ws
s－界面面积(cm2)，取单位面积为1进行计算 颗粒和气泡粘附前其表面能之和
w11312
(N/m)
颗粒和气泡粘附后其表面能
w2 23
吸附前后界面能减少值为
(N/m)
w w 1 w 21 31 2 23
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水质工程学IIຫໍສະໝຸດ 1313.2 气浮
a. 表面活性剂对于亲水性物质有利，亲水性物质转为 疏水性。
b. 表面活性剂对于疏水性物质不利，疏水性物质转为 亲水性。
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13.2 气浮
水中气、粒的粘附着力计算
在液、气、粒三相表面上，产生的表面力不同，其粘 附着力也不同。
1．表面能 液体表面分子与内部分子受到的分子引力不同，
一定时，气泡直径↑，表面积↓，不易吸附。 气泡大小应一致，否则小气泡内压大，大气泡内压小，小气泡易
进入大气泡合并。
4) 气泡越小越密集，效果越好。
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13.2 气浮
混凝剂与表面活性剂的关系 1) 混凝剂－Al2(SO4)3，FeCl3，Fe2(SO4)3，可吸附水中固体
13.1 混凝
通过混凝可去除污水的浊度、色度、各种高分 子化合物，重金属离子等，常与其它方法一同使用。
混凝法只能去除胶体和悬浮物，不能去除溶解 性物质，影响混凝的因素很多，混凝剂的种类，浓 度等需要用试验确定。
混凝的应用：1 预处理 (SS可从2万降至5000) 2 深度处理 (已推广，由张杰院士提
容易吸附，θ＞90°为疏水性物质，容易吸附。
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13.2 气浮
气泡的稳定性
1) 加入表面活性剂使气泡壁变厚，防止破碎。(外包一层水摸) 2) 加入表面活性剂使液体表面蒸发量减少，浮渣稳定。(吸附水膜变厚，
减少蒸发量)
3) 根据气泡与内压的关系式： r 2 12
P
r－气泡半径、σ12－水气的表面张力、 P－气泡的内压力。 当气泡内压一定时，水的表面张力越大，气泡直径越大；当气量
含油污水中的油可通过 1隔油池 2粗粒化 3气浮 来去除
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13.2 气浮
2、气浮条件 去除比重近于1，直径≤60μm悬浮物(大于60μm的可下 沉)
①气粒吸附－属物理吸附。 吸附放热，低温吸附效果较好 极性相同，吸附效果较好(气泡是疏水性物质，即非极 性) 物理性质相同，吸附效果较好。
气浮的方法、系统与计算
将产生气泡的方法分为布气气浮，溶气气浮，电气浮。 1．布气气浮: 利用机械剪切力，将混于水中的空气粉碎成细小 的气泡。(第一代气浮) 1) 水泵吸水管吸入气浮 设备简单，但会破坏水泵工作特性。吸入空气不能过多，不大 于吸水量10％。 2) 射流气浮(需水泵扬程大，耗电量高，已淘汰) 采用吸水带气的射流器，向污水中吸入空气进行气浮。 3) 扩散板气浮(停止曝气时易堵，主要应用于给水，污水中已淘汰) 压缩空气通过具有微细孔隙的扩散板，使空气以细小气泡形式逸出， 进行气浮。 4) 叶轮气浮 电动机带动叶轮高速旋转，空气进入水中被叶轮打碎成为细小气泡。
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13.2 气浮
气浮的方法、系统与计算 溶气气浮(第二代气浮)
空气在一定压力下，溶解于水中，并达到过饱和状态，然后突然减压， 溶解于水中的空气以微小形状从水中折出，进行气浮。 1) 加压溶气气体 ①工作特征 污水由水泵加压3－4压力，在压力管上进入压缩空气，水气混合体在 溶气罐内停留一定时间进行溶气，然后经减压阀进入气浮池气浮。 ②工艺流程 常用的加压溶气有：全加压溶气，部分加压溶气和部分回流加压溶气。 2) 溶气真空气浮 气浮池在负压下工作，空气在常压下和加压下溶于水中，溶于水中的 空气在负压下过饱和，大量空气会折出形成气泡上浮。(但浮渣不能出 来，出水必须靠水泵抽，且不易检修)
出，COD去除率为50~60%)
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13.1 混凝
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13.2 气浮
1. 气浮处理的理论基础 将空气通入水中，并以微小气泡析出，使水中固体杂 质粘附
气泡一同上浮至水面分离。 (1) 气浮流程 气＋污水→气粒吸附→泡沫→分解
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13.2 气浮
电解气浮
将含有电解质的污水作为电解介质通入直流电进 行电解，可同时发生三种效应，电解氧化(IEO)， 电解混凝(电絮凝)和电解气浮，当选用不溶性电极 可充分发挥电解气浮效应。
使其凝聚，压缩双电层，ξ↓，相互聚合，生成一些大的絮 凝体。
2) 表面活性剂－两亲分子， ①对亲水性物质有利，对疏水性物质不利。
②投量↑，气液界面张力σ12 ↓，泡沫稳定。 ③投量↑，ζ↑，疏水杂质严重乳化，影响吸附。 ④投量↓， σ12 ↑，使气固吸附牢固。
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13.2 气浮
表面分子所受到的力不平衡，该力把表面分子拉向 液体内部，力图缩小表面积，减少表面能。
2．表面能的物理现象 表面能力图使自由表面积最小，从而表面能最
小。
液体内部分子引力使液体呈球状，减少表面积， 避免展开。
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13.2 气浮
表面能大小计算
设液、气、固三相分别为1、2、3，σ表示表面能 则 液－固，液－气，气－固分别用σ13、σ12、σ23表示
根据图解，代入上式：
w＝ 13122312co1s8( 0)2＋ 3 1223 ＝ 12＋ 12co1s8( 0) ＝ 1212cos ＝ 12(1co)s
θ—接触角 分析：
1)△W越大，吸附越容易进行。 2)当接触角θ→0时，cosθ→1，(1－cosθ)→0，气固不易吸附。 3)当接触角θ→180°时，cosθ→－1，(1－cosθ)→2，气固易吸附。 4)接触角可判断物质被水润湿的性质，θ＜90°为亲水性物质，不
亲水性物质－容易被水润湿的物质，需要转为疏水性 物质。
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13.2 气浮
③表面活性剂—可以实现疏水－亲水相互转移 表面活性剂由极性－非极性分子组成，分子一端呈 亲水性，另一端呈疏水性，也叫二亲分子。
根据热力学已知：界面能＝表面能×界面面积
ws
s－界面面积(cm2)，取单位面积为1进行计算 颗粒和气泡粘附前其表面能之和
w11312
(N/m)
颗粒和气泡粘附后其表面能
w2 23
吸附前后界面能减少值为
(N/m)
w w 1 w 21 31 2 23
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a. 表面活性剂对于亲水性物质有利，亲水性物质转为 疏水性。
b. 表面活性剂对于疏水性物质不利，疏水性物质转为 亲水性。
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13.2 气浮
水中气、粒的粘附着力计算
在液、气、粒三相表面上，产生的表面力不同，其粘 附着力也不同。
1．表面能 液体表面分子与内部分子受到的分子引力不同，
一定时，气泡直径↑，表面积↓，不易吸附。 气泡大小应一致，否则小气泡内压大，大气泡内压小，小气泡易
进入大气泡合并。
4) 气泡越小越密集，效果越好。
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混凝剂与表面活性剂的关系 1) 混凝剂－Al2(SO4)3，FeCl3，Fe2(SO4)3，可吸附水中固体
13.1 混凝
通过混凝可去除污水的浊度、色度、各种高分 子化合物，重金属离子等，常与其它方法一同使用。
混凝法只能去除胶体和悬浮物，不能去除溶解 性物质，影响混凝的因素很多，混凝剂的种类，浓 度等需要用试验确定。
混凝的应用：1 预处理 (SS可从2万降至5000) 2 深度处理 (已推广，由张杰院士提
容易吸附，θ＞90°为疏水性物质，容易吸附。
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气泡的稳定性
1) 加入表面活性剂使气泡壁变厚，防止破碎。(外包一层水摸) 2) 加入表面活性剂使液体表面蒸发量减少，浮渣稳定。(吸附水膜变厚，
减少蒸发量)
3) 根据气泡与内压的关系式： r 2 12
P
r－气泡半径、σ12－水气的表面张力、 P－气泡的内压力。 当气泡内压一定时，水的表面张力越大，气泡直径越大；当气量
含油污水中的油可通过 1隔油池 2粗粒化 3气浮 来去除
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13.2 气浮
2、气浮条件 去除比重近于1，直径≤60μm悬浮物(大于60μm的可下 沉)
①气粒吸附－属物理吸附。 吸附放热，低温吸附效果较好 极性相同，吸附效果较好(气泡是疏水性物质，即非极 性) 物理性质相同，吸附效果较好。
气浮的方法、系统与计算
将产生气泡的方法分为布气气浮，溶气气浮，电气浮。 1．布气气浮: 利用机械剪切力，将混于水中的空气粉碎成细小 的气泡。(第一代气浮) 1) 水泵吸水管吸入气浮 设备简单，但会破坏水泵工作特性。吸入空气不能过多，不大 于吸水量10％。 2) 射流气浮(需水泵扬程大，耗电量高，已淘汰) 采用吸水带气的射流器，向污水中吸入空气进行气浮。 3) 扩散板气浮(停止曝气时易堵，主要应用于给水，污水中已淘汰) 压缩空气通过具有微细孔隙的扩散板，使空气以细小气泡形式逸出， 进行气浮。 4) 叶轮气浮 电动机带动叶轮高速旋转，空气进入水中被叶轮打碎成为细小气泡。
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气浮的方法、系统与计算 溶气气浮(第二代气浮)
空气在一定压力下，溶解于水中，并达到过饱和状态，然后突然减压， 溶解于水中的空气以微小形状从水中折出，进行气浮。 1) 加压溶气气体 ①工作特征 污水由水泵加压3－4压力，在压力管上进入压缩空气，水气混合体在 溶气罐内停留一定时间进行溶气，然后经减压阀进入气浮池气浮。 ②工艺流程 常用的加压溶气有：全加压溶气，部分加压溶气和部分回流加压溶气。 2) 溶气真空气浮 气浮池在负压下工作，空气在常压下和加压下溶于水中，溶于水中的 空气在负压下过饱和，大量空气会折出形成气泡上浮。(但浮渣不能出 来，出水必须靠水泵抽，且不易检修)
出，COD去除率为50~60%)
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13.2 气浮
1. 气浮处理的理论基础 将空气通入水中，并以微小气泡析出，使水中固体杂 质粘附
气泡一同上浮至水面分离。 (1) 气浮流程 气＋污水→气粒吸附→泡沫→分解
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13.2 气浮
电解气浮
将含有电解质的污水作为电解介质通入直流电进 行电解，可同时发生三种效应，电解氧化(IEO)， 电解混凝(电絮凝)和电解气浮，当选用不溶性电极 可充分发挥电解气浮效应。
使其凝聚，压缩双电层，ξ↓，相互聚合，生成一些大的絮 凝体。
2) 表面活性剂－两亲分子， ①对亲水性物质有利，对疏水性物质不利。
②投量↑，气液界面张力σ12 ↓，泡沫稳定。 ③投量↑，ζ↑，疏水杂质严重乳化，影响吸附。 ④投量↓， σ12 ↑，使气固吸附牢固。
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13.2 气浮
表面分子所受到的力不平衡，该力把表面分子拉向 液体内部，力图缩小表面积，减少表面能。
2．表面能的物理现象 表面能力图使自由表面积最小，从而表面能最
小。
液体内部分子引力使液体呈球状，减少表面积， 避免展开。
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13.2 气浮
表面能大小计算
设液、气、固三相分别为1、2、3，σ表示表面能 则 液－固，液－气，气－固分别用σ13、σ12、σ23表示
根据图解，代入上式：
w＝ 13122312co1s8( 0)2＋ 3 1223 ＝ 12＋ 12co1s8( 0) ＝ 1212cos ＝ 12(1co)s
θ—接触角 分析：
1)△W越大，吸附越容易进行。 2)当接触角θ→0时，cosθ→1，(1－cosθ)→0，气固不易吸附。 3)当接触角θ→180°时，cosθ→－1，(1－cosθ)→2，气固易吸附。 4)接触角可判断物质被水润湿的性质，θ＜90°为亲水性物质，不