《化学处理混凝》PPT课件

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5.3、混凝剂与助凝剂
凝聚、絮凝和混凝这三个词常引起混淆。 • 凝聚是指胶体双电层被压缩，而脱稳的过程； • 絮凝则指胶体由于高分子聚合物的吸附架桥
作用聚结成大粒絮体的过程； • 混凝则包括凝聚与絮凝两种过程。
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• 凝聚是瞬时的，所需的时间是将化学药 剂扩散到全部水中的时间。
（2）混凝法还能改善污泥的脱水性能。
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5.2、废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理
1） 胶体的特点：
• 粒径小，一般直径为10-3－10-8mm； • 布朗运动，颗粒在废水中受水分子热运
动的碰撞而作无规则的布朗运动；
• 带电，同类胶体微粒带有同性电荷。 • 水化膜，许多水分子被吸引在胶体微粒
1）混凝是通过向废水中投加混凝剂，破坏胶体的 稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗 大的颗粒而沉降与水分离，使废水得到净化。
混凝的主要对象是废水中的细小悬浮颗粒和胶体 微粒，这些颗粒用自然沉降法很难从水中分离出 去。 2）用途：混凝法是废水处理中常采用的方法。
（1）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。
• 絮凝则与凝聚作用不同，它需要一定的 时间让絮体长大，但在一般情况下两者 难以截然分开。
• 混凝剂：一般把能起凝聚与絮凝作用的 药剂统称为混凝剂。
• 助凝剂：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。
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1）.混凝剂
类
别
无机盐类
无机类
第5章 混凝 Coagulation
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本章要讲的问题
5.1、混凝定义和用途连 5.2、废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理 5.3、混凝剂与助凝剂 5.4、混凝的工艺过程 5.5、投药方法及设备连 5.6、混合与反应连 5.7、影响混凝的因素连 5.8、混凝方法的优缺点连
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5.1、混凝定义和用途
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高分子聚合物对胶体或微粒的 吸附架桥作用示意图
＋
＋
＋
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（4）沉淀物网捕机理
• 沉淀金属氢氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3) 或带金属的碳酸盐(如CaCO3)时，水中 的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在 形成时作为晶核或吸附质所网捕。
• 以上介绍的混凝的四种机理，在水处理 中往往可能是同时或交叉发挥作用的， 只是在一定情况下以某种机理为主而已。
• 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。
• 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
周围，形成水化膜。
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2）胶体的结构
胶团边界
胶核
电位离子层
扩散层
吸附层
胶体的双电 层结构模型
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反离子层
滑动面
Ψ电位 ξ电位
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[胶核]电位形成离子，束缚反离子自由反离子 [Fe(OH)3]m nH＋ (n－x)Cl－X+ XCl－
电位离子层
反离子层
胶核
吸附层 扩散层
胶粒
胶团
溶液中离子浓度 反 度低时，扩散 离 层厚度为OA 子
浓
溶液中离子
ห้องสมุดไป่ตู้浓度高时，
O
扩散层厚度
减小为OB
溶液中离子浓度高 溶液中离子浓度低
BA
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到颗粒表面的距离
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（2）吸附电中和机理
• 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等有强烈 的吸附作用，由于这种吸附作用中和了 电位离子所带电荷，减少了静电斥力， 使胶体的脱稳和凝聚易于发生。
因此，水解和缩聚反应交错进行，产物相当复杂，且随水 的pH变化而变化。但一般地说，pH较低时，以高电荷低聚合 度的产物为主，因而侧重于电中和和压缩双电层作用。研究表 明，此时有利于消除水膜，但所需混凝剂量大，因此，为去除 腐殖质等有机物及其色度，应控制水的pH在5左右。pH较高 时，以低电荷高聚合度的产物为主，因而侧重于吸附架桥作用， 此时有利于去除负电荷不高的粘土胶体。
聚合氯化铝、聚合硫酸铝
活性硅酸
月桂酸钠、硬脂酸钠、油酸钠、松香酸钠、 烷基三甲基氯化铵
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3）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。
• 胶体因电位降低或消除，从而失去稳定 性的过程称为脱稳，脱稳的胶粒相互聚 集为较大颗粒的过程称为凝聚。
• 混凝的机理：混凝可分为压缩双电层、 吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕四 种机理。
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（1）压缩双电层机理
低分子 高分子
碱类 金属电解产物 阳离子型 阴离子型 阴离子型
表面活性剂 阳离子型
有机类
低聚合度的 分子
高聚合度高 分子
阴离子型 阳离子型 非离子型 两性型 阴离子型 阳离子型 非离子型
主要混凝剂
硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、铝酸钠、氯 化铁、氯化铝、碳酸镁、膨润土
碳酸钠、氢氧化钠、氧化钙
氢氧化铝、氢氧化铁
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上述四种作用所引起的凝聚和絮凝，总称混凝。
现以硫酸铝为例，说明这些作用的意义。 Al2(SO4)3·18H20溶于水后，即离解出[Al(H2O)6]3+。后者通
过水解形成单核羟基络合物，最终生成水合氢氧化铝沉淀。 为使上述反应进行，水中应有足够的碱度，以中和H+。
如水的pH＜4，水解受抑制；pH＞8．5，水合氢氧化铝会进 一步水解成[Al(OH)4(H2O)2]-而溶解。因此，用硫酸铝作混凝 剂时，水的有效pH约在5-8之间。上述水解产物能缩聚成多核 羟基组合物, 同时，多核羟基络合物又会水解。
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（3）吸附架桥（桥连）机理
• 一些呈线型结构的高分子混凝剂，以及金属盐 类混凝剂在水中形成线型高聚物后，均能强烈 吸附胶体微粒。当吸附的微粒增多时，上述线 型分子会弯曲变形和成网，从而起到桥的作用， 使微粒间的距离缩短而相互粘结，逐渐形成粗 大的絮凝体。 本机理能解释当废水浊度很低时有些混凝剂效 果不好的现象。因为废水中胶粒少，当聚合物 伸展部分一端吸附一个胶粒后，另一端因粘连 不着第二个胶粒，就不能起架桥作用，从而达 不到混凝的效果。