废水化学处理法
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3 废水化学处理法
凝聚（coagulation）与絮凝（flocculation）
• 凝聚（coagulation）是指使胶体脱稳并聚集为微小絮 粒的过程
• 絮凝（flocculation）是使微絮粒通过吸附、卷带和架 桥而形成更大的絮体的过程
• 凝聚是瞬时的，只需将化学药剂扩散到全部水中的时 间即可。絮凝则与凝聚作用不同， 需要一定的时间让 絮体长大，但在一般情况下两者难以截然分开。习惯 上将低分子电解质称为凝聚剂，而将高分子药剂称为 絮凝剂。当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加 某类辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助 凝剂。
1 废水化学处理法
一、化学混凝法
• 化学混凝法简称混凝法。 • 除了除浊、除色之外，对高分子化合物、动植物纤维
物质、部分有机物质、油类物质、微生物、某些表面 活性物质、农药，汞、镉、铅等重金属都有一定的清 除作用 • 向水中加入混凝剂破坏微小悬浮物或胶体粒子的稳定 性，使其互相接触而聚集在一起，然后形成絮状物并 下沉分离。前者称为凝聚，后者称为絮凝，一般将这 二个过程通称为混凝。
• 紧靠电位离子的异性离子被牢固地吸引着，当胶按运动时，它会随之 一起运动．组成了吸附层。它和电位离子一起组成胶团的固定层
• 其它具有向水中扩散的趋势、被松散地吸附着的离子形成扩散层。 • 在扩散层中都会产生一个分界面，称为滑动面
6 废水化学处理法
1.1 凝胶
• 胶体微粒的结构（续）
– 电动电位(ζ电位）：当胶粒运动时，由于滑动面以外的异性离子脱离了胶粒 向液相主体扩散，使胶粒产生剩余电荷，因此，在胶粒与扩散层之间存在着 一电位差．叫做胶体的电动电位。
2 废水化学处理法
Al(III), Fe(III) salts Waste
一、化学混凝法
mixer to
Sedimentation
rapid mix
flocculation
• Addition and rapid mixing of a chemical coagulant with the wastewater to
– 混凝是混和、反应、凝聚、絮凝等几种过程综合作用的结果，其机理至今末
完全弄清
– 根据所用混凝剂的不同，有以下几种解释：
+
+ +
• 压缩双电层作用
++
• 吸附电中和作用 • 吸附架桥作用 • 沉淀物网捕作用
+
+
+ ++
+ +
++
+ ++
+ +
+
++
++
+
++ ++
+
+
Colloidal particles (0.001 - 1 m)
– neutralize surface charges – collapse the surface layer around the particles – allow particles to come together and agglomate – form flocculent particles which settle faster
5 废水化学处理法
1.1 凝胶—胶体微粒的结构
– 胶核：胶体微粒的中心由数十个到数千 个不溶于水的胶体分子聚合成
– 电位离子：胶核表面的一层带有同号电 荷的离子。由胶核表层分子离解产生或 吸附水中的H+、Na+、或OH-等阴离子。 电位离子决定了胶粒电荷的多少和正负 电性，构成了双电层的内层。
– 胶核周围吸附大量的异性离子，形成反离子层，构成了双电层的外层。 – 外层内的异性离子又可分为二部分：
larger. • Effluent from a biological treatment works is ca 50 mg C / dm3 , ca 50% of
which is colloidal.
• 胶体微粒
– 憎水胶体（不可逆胶 体），粘土及某些无机 混凝剂在水中所形成的 胶体
– 亲水胶体 （可逆胶体）， 如蛋白质，淀粉及胶质 等有机物质都属于亲水 胶体
– 总电位（Ψ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 或热力学电位。总电位一定时，扩散层愈厚ζ电位愈高。
• 胶粒的特点
– 同一物质的胶粒都带有相同电荷 – 由于ζ电位引起的静电斥力阻止了胶粒互相接近，因而不能结成较大的颗粒
下沉 – ζ电位愈高或是胶粒间距离愈近，则静电斥力愈大而胶粒则愈稳定 – 对亲水胶体面言，使其保持稳定性的主要原因是胶体的水化作用。带电胶粒
第三章 废水的化学处理法
• 废水的化学处理是利用化学反应的原理及方法来分离回 收废水中的污染物，或是改变它们的性质，使其无害化 的一种处理方法
• 化学法处理的对象主要是废水中可溶解的无机物和难以 生物降解的有机物或胶体物质。
• 主要介绍化学处理法中常用的化学混凝法、中和法、Hale Waihona Puke Baidu 学沉淀法、氧化还原法和电化学法。
可吸引极性水分子形成一层水化膜，从而阻止了胶粒间的相互接触而保持其 稳定性。
7 废水化学处理法
固定层
废水化学处理法
剪切面/ 滑动面 扩散层
表面电位Ψ Zeta电位ζ
8
9 废水化学处理法
1.2 化学混凝法的原理
• 混凝的原理
– 废水中的胶粒具有一定的稳定性，混凝的作用是向废水中投加混凝剂，破坏
胶体颗粒稳定性，它们凝聚成大的颗粒下沉
4 废水化学处理法
1.1 凝胶
Particles lying in size between the dissolved state and particles which readily sediment out of solution
• Much of the humic matter in natural waters is colloidal • Much of the ‘dissolved’ iron in rivers is colloidal • 80% of the oxidizable carbon (COD) in raw domestic sewage is colloidal or
废水化学处理法
+ fl+oc + (1 - 100 m)10
1.2 化学混凝法的原理
• 压缩双电层作用
– 由胶体粒子的双电层结构可知， 反离子的浓度在胶粒表面处最 大，并沿着胶粒表面向外 的距 离呈递减分布，最终与溶液中 离子浓度相等（见图）。当向 溶液中投加电解质，使溶液 中 离子浓度增高，则扩散层的厚 度将从图上的oa减小 至ob。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。
凝聚（coagulation）与絮凝（flocculation）
• 凝聚（coagulation）是指使胶体脱稳并聚集为微小絮 粒的过程
• 絮凝（flocculation）是使微絮粒通过吸附、卷带和架 桥而形成更大的絮体的过程
• 凝聚是瞬时的，只需将化学药剂扩散到全部水中的时 间即可。絮凝则与凝聚作用不同， 需要一定的时间让 絮体长大，但在一般情况下两者难以截然分开。习惯 上将低分子电解质称为凝聚剂，而将高分子药剂称为 絮凝剂。当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加 某类辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助 凝剂。
1 废水化学处理法
一、化学混凝法
• 化学混凝法简称混凝法。 • 除了除浊、除色之外，对高分子化合物、动植物纤维
物质、部分有机物质、油类物质、微生物、某些表面 活性物质、农药，汞、镉、铅等重金属都有一定的清 除作用 • 向水中加入混凝剂破坏微小悬浮物或胶体粒子的稳定 性，使其互相接触而聚集在一起，然后形成絮状物并 下沉分离。前者称为凝聚，后者称为絮凝，一般将这 二个过程通称为混凝。
• 紧靠电位离子的异性离子被牢固地吸引着，当胶按运动时，它会随之 一起运动．组成了吸附层。它和电位离子一起组成胶团的固定层
• 其它具有向水中扩散的趋势、被松散地吸附着的离子形成扩散层。 • 在扩散层中都会产生一个分界面，称为滑动面
6 废水化学处理法
1.1 凝胶
• 胶体微粒的结构（续）
– 电动电位(ζ电位）：当胶粒运动时，由于滑动面以外的异性离子脱离了胶粒 向液相主体扩散，使胶粒产生剩余电荷，因此，在胶粒与扩散层之间存在着 一电位差．叫做胶体的电动电位。
2 废水化学处理法
Al(III), Fe(III) salts Waste
一、化学混凝法
mixer to
Sedimentation
rapid mix
flocculation
• Addition and rapid mixing of a chemical coagulant with the wastewater to
– 混凝是混和、反应、凝聚、絮凝等几种过程综合作用的结果，其机理至今末
完全弄清
– 根据所用混凝剂的不同，有以下几种解释：
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• 压缩双电层作用
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• 吸附电中和作用 • 吸附架桥作用 • 沉淀物网捕作用
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Colloidal particles (0.001 - 1 m)
– neutralize surface charges – collapse the surface layer around the particles – allow particles to come together and agglomate – form flocculent particles which settle faster
5 废水化学处理法
1.1 凝胶—胶体微粒的结构
– 胶核：胶体微粒的中心由数十个到数千 个不溶于水的胶体分子聚合成
– 电位离子：胶核表面的一层带有同号电 荷的离子。由胶核表层分子离解产生或 吸附水中的H+、Na+、或OH-等阴离子。 电位离子决定了胶粒电荷的多少和正负 电性，构成了双电层的内层。
– 胶核周围吸附大量的异性离子，形成反离子层，构成了双电层的外层。 – 外层内的异性离子又可分为二部分：
larger. • Effluent from a biological treatment works is ca 50 mg C / dm3 , ca 50% of
which is colloidal.
• 胶体微粒
– 憎水胶体（不可逆胶 体），粘土及某些无机 混凝剂在水中所形成的 胶体
– 亲水胶体 （可逆胶体）， 如蛋白质，淀粉及胶质 等有机物质都属于亲水 胶体
– 总电位（Ψ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 或热力学电位。总电位一定时，扩散层愈厚ζ电位愈高。
• 胶粒的特点
– 同一物质的胶粒都带有相同电荷 – 由于ζ电位引起的静电斥力阻止了胶粒互相接近，因而不能结成较大的颗粒
下沉 – ζ电位愈高或是胶粒间距离愈近，则静电斥力愈大而胶粒则愈稳定 – 对亲水胶体面言，使其保持稳定性的主要原因是胶体的水化作用。带电胶粒
第三章 废水的化学处理法
• 废水的化学处理是利用化学反应的原理及方法来分离回 收废水中的污染物，或是改变它们的性质，使其无害化 的一种处理方法
• 化学法处理的对象主要是废水中可溶解的无机物和难以 生物降解的有机物或胶体物质。
• 主要介绍化学处理法中常用的化学混凝法、中和法、Hale Waihona Puke Baidu 学沉淀法、氧化还原法和电化学法。
可吸引极性水分子形成一层水化膜，从而阻止了胶粒间的相互接触而保持其 稳定性。
7 废水化学处理法
固定层
废水化学处理法
剪切面/ 滑动面 扩散层
表面电位Ψ Zeta电位ζ
8
9 废水化学处理法
1.2 化学混凝法的原理
• 混凝的原理
– 废水中的胶粒具有一定的稳定性，混凝的作用是向废水中投加混凝剂，破坏
胶体颗粒稳定性，它们凝聚成大的颗粒下沉
4 废水化学处理法
1.1 凝胶
Particles lying in size between the dissolved state and particles which readily sediment out of solution
• Much of the humic matter in natural waters is colloidal • Much of the ‘dissolved’ iron in rivers is colloidal • 80% of the oxidizable carbon (COD) in raw domestic sewage is colloidal or
废水化学处理法
+ fl+oc + (1 - 100 m)10
1.2 化学混凝法的原理
• 压缩双电层作用
– 由胶体粒子的双电层结构可知， 反离子的浓度在胶粒表面处最 大，并沿着胶粒表面向外 的距 离呈递减分布，最终与溶液中 离子浓度相等（见图）。当向 溶液中投加电解质，使溶液 中 离子浓度增高，则扩散层的厚 度将从图上的oa减小 至ob。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。