《水污染控制工程同济大学课件5.1学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水污染控制工程同济大学课件5.1学习教案.pptx（47页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1水污染控制工程水污染控制工程 同济大学同济大学(tn j d xu)课件课件5.1第一页，共47页。第一节第一节第一节第一节 概概概概 述述述述一、混凝的作用一、混凝的作用一、混凝的作用一、混凝的作用 废水中的大颗粒可以通过重力沉淀法去除，但微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十个小时也不会自然沉降。废水中的大颗粒可以通过重力沉淀法去除，但微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十个小时也不会自然沉降。废水中的大颗粒可以通过重力沉淀法去除，但微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十个小时也不会自然沉降。废水中的大颗
2、粒可以通过重力沉淀法去除，但微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十个小时也不会自然沉降。混凝所处理的对象混凝所处理的对象混凝所处理的对象混凝所处理的对象(duxing)(duxing)(duxing)(duxing)，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。第2页/共47页第二页，共47页。第一节第一节第一节第一节 概概概概 述述述述二、凝聚、絮凝和混凝二、凝聚、絮凝和混凝二、凝聚、絮凝和混凝二、凝聚、絮凝和混凝 凝聚凝聚凝聚凝聚(coagul
3、ation)(coagulation)(coagulation)(coagulation)：投加混凝剂后水中的胶体失去：投加混凝剂后水中的胶体失去：投加混凝剂后水中的胶体失去：投加混凝剂后水中的胶体失去稳定性，胶体颗粒稳定性，胶体颗粒稳定性，胶体颗粒稳定性，胶体颗粒(kl)(kl)(kl)(kl)互相凝聚，结果形成众多的互相凝聚，结果形成众多的互相凝聚，结果形成众多的互相凝聚，结果形成众多的“小小小小矾花矾花矾花矾花”。絮凝絮凝絮凝絮凝(flocculation)(flocculation)(flocculation)(flocculation)：凝聚过程中形成的凝聚过程中形成的凝聚过程中形成
4、的凝聚过程中形成的“小矾花小矾花小矾花小矾花”通过吸附、卷带、架桥等作用，形成颗粒通过吸附、卷带、架桥等作用，形成颗粒通过吸附、卷带、架桥等作用，形成颗粒通过吸附、卷带、架桥等作用，形成颗粒(kl)(kl)(kl)(kl)较大絮较大絮较大絮较大絮凝体的过程。凝体的过程。凝体的过程。凝体的过程。混凝：是凝聚、絮凝两各过程的总称。是水中胶体粒混凝：是凝聚、絮凝两各过程的总称。是水中胶体粒混凝：是凝聚、絮凝两各过程的总称。是水中胶体粒混凝：是凝聚、絮凝两各过程的总称。是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。子及微小悬浮物的聚集过程。子及微小悬浮物的聚集过程。子及微小悬浮物的聚集过程。第3页/共47页第
5、三页，共47页。第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述(i sh)(i sh)(i sh)(i sh)三、天然水中的胶体杂质三、天然水中的胶体杂质三、天然水中的胶体杂质三、天然水中的胶体杂质 通常是负电荷胶体，如粘土、细菌、病毒、藻类、腐殖质等。通常是负电荷胶体，如粘土、细菌、病毒、藻类、腐殖质等。通常是负电荷胶体，如粘土、细菌、病毒、藻类、腐殖质等。通常是负电荷胶体，如粘土、细菌、病毒、藻类、腐殖质等。四、混凝的应用四、混凝的应用四、混凝的应用四、混凝的应用 给水处理：给水处理：给水处理：给水处理：混凝混凝混凝混凝+沉淀，微絮凝沉淀，微絮凝沉淀，微絮凝沉淀，微絮凝+过滤过滤过滤过滤 废水
6、处理：废水处理：废水处理：废水处理：五、混凝的特点五、混凝的特点五、混凝的特点五、混凝的特点 优点：设备简单，操作方便；优点：设备简单，操作方便；优点：设备简单，操作方便；优点：设备简单，操作方便；便于间歇运行，效果好。便于间歇运行，效果好。便于间歇运行，效果好。便于间歇运行，效果好。缺点：运行费用缺点：运行费用缺点：运行费用缺点：运行费用(fi yong)(fi yong)(fi yong)(fi yong)高；高；高；高；沉渣量大，处置困难；沉渣量大，处置困难；沉渣量大，处置困难；沉渣量大，处置困难；第4页/共47页第四页，共47页。第二节第二节第二节第二节 胶体胶体胶体胶体(jio(ji
7、o(jio(jio t)t)t)t)的特性的特性的特性的特性第5页/共47页第五页，共47页。第二节第二节第二节第二节 胶体胶体胶体胶体(jio t)(jio t)(jio t)(jio t)的特性的特性的特性的特性 一、胶体的基本特性一、胶体的基本特性一、胶体的基本特性一、胶体的基本特性 (一一一一)光学特性：指胶体在水溶液中能引起光的光学特性：指胶体在水溶液中能引起光的光学特性：指胶体在水溶液中能引起光的光学特性：指胶体在水溶液中能引起光的反射。反射。反射。反射。(二二二二)布朗运动布朗运动布朗运动布朗运动:胶体为常见的分散体系之一。胶体为常见的分散体系之一。胶体为常见的分散体系之一。胶体
8、为常见的分散体系之一。(三三三三)表面特性：分散体系的分散度越大，胶体表面特性：分散体系的分散度越大，胶体表面特性：分散体系的分散度越大，胶体表面特性：分散体系的分散度越大，胶体颗粒的比表面积越大，具有的表面自由能越大，使颗粒的比表面积越大，具有的表面自由能越大，使颗粒的比表面积越大，具有的表面自由能越大，使颗粒的比表面积越大，具有的表面自由能越大，使胶体可以胶体可以胶体可以胶体可以(ky)(ky)(ky)(ky)产生特殊的吸附能力和溶解现象。产生特殊的吸附能力和溶解现象。产生特殊的吸附能力和溶解现象。产生特殊的吸附能力和溶解现象。(四四四四)动电现象动电现象动电现象动电现象 （电泳现象）：胶
9、体具有带电性，（电泳现象）：胶体具有带电性，（电泳现象）：胶体具有带电性，（电泳现象）：胶体具有带电性，在电场力作用下，胶体微粒向一个电极方向移动的在电场力作用下，胶体微粒向一个电极方向移动的在电场力作用下，胶体微粒向一个电极方向移动的在电场力作用下，胶体微粒向一个电极方向移动的现象。现象。现象。现象。第6页/共47页第六页，共47页。第二节第二节第二节第二节 胶体胶体胶体胶体(jio t)(jio t)(jio t)(jio t)的特性的特性的特性的特性 二、胶体的结构二、胶体的结构二、胶体的结构二、胶体的结构 胶核胶核胶核胶核 胶粒胶粒胶粒胶粒 胶团胶团胶团胶团 吸附吸附吸附吸附(xf)(
10、xf)(xf)(xf)层层层层 扩散层扩散层扩散层扩散层第7页/共47页第七页，共47页。第二节第二节第二节第二节 胶体胶体胶体胶体(jio t)(jio t)(jio t)(jio t)的特性的特性的特性的特性 三、双电层理论三、双电层理论三、双电层理论三、双电层理论(lln)(lln)(lln)(lln)中心称为胶核，其表面选中心称为胶核，其表面选择性地吸附了一层带有同号择性地吸附了一层带有同号电荷的离子（可以是胶核的电荷的离子（可以是胶核的组成物直接电离产生的，也组成物直接电离产生的，也可以是从水中选择吸附的可以是从水中选择吸附的H+H+或或OH-OH-造成的），成为胶体的造成的），成为
11、胶体的电位离子。电位离子。由于电位离子的静电引力，由于电位离子的静电引力，在其周围又吸附了大量的异在其周围又吸附了大量的异号离子，形成号离子，形成(xngchng)(xngchng)了了所谓的所谓的“双电层双电层”。胶核第8页/共47页第八页，共47页。第二节第二节第二节第二节 胶体胶体胶体胶体(jio t)(jio t)(jio t)(jio t)的特性的特性的特性的特性 这些异号离子，其中紧靠电位离子这些异号离子，其中紧靠电位离子的部分的部分(b fen)(b fen)被牢固的吸引着，当被牢固的吸引着，当胶核运动时，它也随着一起运动，形胶核运动时，它也随着一起运动，形成固定的离子层，称为吸
12、附层。而其成固定的离子层，称为吸附层。而其它的异号离子，距离电位离子较远，它的异号离子，距离电位离子较远，受到的引力较弱，不随胶核一起运动，受到的引力较弱，不随胶核一起运动，并有向水中扩散的趋势，形成了扩散并有向水中扩散的趋势，形成了扩散层。层。吸附层与扩散层之间的交界面称为吸附层与扩散层之间的交界面称为滑动面。滑动面。胶核 滑动面以内的部分称为胶粒，胶粒与扩散层之间有一个电位差，称为胶体的电动电滑动面以内的部分称为胶粒，胶粒与扩散层之间有一个电位差，称为胶体的电动电位（位（电位）。而胶核表面的电位离子电位）。而胶核表面的电位离子(lz)(lz)与溶液之间的电位差称为总电位（与溶液之间的电位差
13、称为总电位（电电位，电位离子位，电位离子(lz)(lz)和反离子和反离子(lz)(lz)形成的总电位。）形成的总电位。）第9页/共47页第九页，共47页。第二节第二节第二节第二节 胶体胶体胶体胶体(jio t)(jio t)(jio t)(jio t)的特性的特性的特性的特性 胶体在水中受到几个方面的影响：胶体在水中受到几个方面的影响：（1 1）由于胶粒的带电现象，带相同电荷）由于胶粒的带电现象，带相同电荷(dinh)(dinh)的胶体产生静电斥力，而且的胶体产生静电斥力，而且电位越高，胶体间的静电斥力越大。电位越高，胶体间的静电斥力越大。（2 2）受水分子热运动的撞击，使胶体在水中做不规则的
14、布朗运动。）受水分子热运动的撞击，使胶体在水中做不规则的布朗运动。（3 3）胶粒之间还存在着相互引力）胶粒之间还存在着相互引力范德华引力。范德华引力的大小与胶粒间距离的平方成反比，当间距较大时，可忽略不计。范德华引力。范德华引力的大小与胶粒间距离的平方成反比，当间距较大时，可忽略不计。第10页/共47页第十页，共47页。第二节第二节第二节第二节 胶体胶体胶体胶体(jio t)(jio t)(jio t)(jio t)的特性的特性的特性的特性 一般水中的胶粒，一般水中的胶粒，一般水中的胶粒，一般水中的胶粒，电位较高。其互相间斥力不仅与电位电位较高。其互相间斥力不仅与电位电位较高。其互相间斥力不仅
15、与电位电位较高。其互相间斥力不仅与电位有关，还与胶粒的间距有关，距离愈近，斥力愈大。而布朗运有关，还与胶粒的间距有关，距离愈近，斥力愈大。而布朗运有关，还与胶粒的间距有关，距离愈近，斥力愈大。而布朗运有关，还与胶粒的间距有关，距离愈近，斥力愈大。而布朗运动的动能不足以将两颗胶粒推近到使范德华引力发挥作用的距动的动能不足以将两颗胶粒推近到使范德华引力发挥作用的距动的动能不足以将两颗胶粒推近到使范德华引力发挥作用的距动的动能不足以将两颗胶粒推近到使范德华引力发挥作用的距离。因此，胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。离。因此，胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。离。因此，胶体微粒
16、不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。离。因此，胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。使胶体微粒不能相互聚结的另一个因素是水化作用。由于使胶体微粒不能相互聚结的另一个因素是水化作用。由于使胶体微粒不能相互聚结的另一个因素是水化作用。由于使胶体微粒不能相互聚结的另一个因素是水化作用。由于胶粒带电，将极性水分于吸引到它的周围形成一层水化膜。水胶粒带电，将极性水分于吸引到它的周围形成一层水化膜。水胶粒带电，将极性水分于吸引到它的周围形成一层水化膜。水胶粒带电，将极性水分于吸引到它的周围形成一层水化膜。水化膜同样能阻止胶粒间相互接触。但是，水化膜是伴随胶粒带化膜同样能阻止胶粒间相互接触。但是，
17、水化膜是伴随胶粒带化膜同样能阻止胶粒间相互接触。但是，水化膜是伴随胶粒带化膜同样能阻止胶粒间相互接触。但是，水化膜是伴随胶粒带电而产生的，如果胶粒的（电位消除电而产生的，如果胶粒的（电位消除电而产生的，如果胶粒的（电位消除电而产生的，如果胶粒的（电位消除(xioch)(xioch)(xioch)(xioch)或减弱，水化膜或减弱，水化膜或减弱，水化膜或减弱，水化膜也就随之消失或减弱。也就随之消失或减弱。也就随之消失或减弱。也就随之消失或减弱。第11页/共47页第十一页，共47页。第二节第二节第二节第二节 胶体胶体胶体胶体(jio t)(jio t)(jio t)(jio t)的特性的特性的特性
18、的特性 三、双电层理论三、双电层理论三、双电层理论三、双电层理论 受胶核电位离子的静电受胶核电位离子的静电受胶核电位离子的静电受胶核电位离子的静电引力和反离子热运动引力和反离子热运动引力和反离子热运动引力和反离子热运动(yndng)(yndng)(yndng)(yndng)的扩散作用、溶液的扩散作用、溶液的扩散作用、溶液的扩散作用、溶液对反离子的水化作用，反离对反离子的水化作用，反离对反离子的水化作用，反离对反离子的水化作用，反离子的浓度随与胶粒表面距离子的浓度随与胶粒表面距离子的浓度随与胶粒表面距离子的浓度随与胶粒表面距离增加而逐渐减少，分布符合增加而逐渐减少，分布符合增加而逐渐减少，分布符
19、合增加而逐渐减少，分布符合BoltzmannBoltzmannBoltzmannBoltzmann分布。分布。分布。分布。第12页/共47页第十二页，共47页。第二节第二节第二节第二节 胶体胶体胶体胶体(jio t)(jio t)(jio t)(jio t)的特性的特性的特性的特性 四、胶体四、胶体四、胶体四、胶体(jio t)(jio t)(jio t)(jio t)的稳定性的稳定性的稳定性的稳定性 胶体胶体胶体胶体(jio t)(jio t)(jio t)(jio t)的稳定性，指胶体的稳定性，指胶体的稳定性，指胶体的稳定性，指胶体(jio t)(jio t)(jio t)(jio t)粒
20、子在水粒子在水粒子在水粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。中长期保持分散悬浮状态的特性。中长期保持分散悬浮状态的特性。中长期保持分散悬浮状态的特性。稳定因素稳定因素稳定因素稳定因素 静电斥力静电斥力静电斥力静电斥力 布朗运动布朗运动布朗运动布朗运动 水化作用水化作用水化作用水化作用 不稳定因素不稳定因素不稳定因素不稳定因素 范德华引力范德华引力范德华引力范德华引力 布朗运动布朗运动布朗运动布朗运动 重力作用重力作用重力作用重力作用 第13页/共47页第十三页，共47页。胶体的稳定性胶体的稳定性 （1 1）动力学稳定：是指颗粒）动力学稳定：是指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力。粒布朗运动对抗重力
21、影响的能力。粒子越小，动力学稳定性越高。子越小，动力学稳定性越高。（2 2）聚集稳定性：指胶体粒）聚集稳定性：指胶体粒子间不能相互聚集的特性。胶体粒子间不能相互聚集的特性。胶体粒子小，比表面积大，故表面能大，子小，比表面积大，故表面能大，在布朗运动作用下，有自发在布朗运动作用下，有自发(zf)(zf)地相互聚集的倾向，但由于粒子表地相互聚集的倾向，但由于粒子表面同性电荷的排斥力作用或水化膜面同性电荷的排斥力作用或水化膜的的阻碍使这种自发的的阻碍使这种自发(zf)(zf)聚集不聚集不能发生。能发生。（电位导致）电位导致）第二节第二节第二节第二节 胶体胶体胶体胶体(jio t)(jio t)(ji
22、o t)(jio t)的特性的特性的特性的特性 第14页/共47页第十四页，共47页。可见胶体粒子表面电荷或水化膜消除，便失去聚集可见胶体粒子表面电荷或水化膜消除，便失去聚集可见胶体粒子表面电荷或水化膜消除，便失去聚集可见胶体粒子表面电荷或水化膜消除，便失去聚集稳定性，小颗粒便可相互聚集成大的颗粒，从而动力学稳定性，小颗粒便可相互聚集成大的颗粒，从而动力学稳定性，小颗粒便可相互聚集成大的颗粒，从而动力学稳定性，小颗粒便可相互聚集成大的颗粒，从而动力学稳定性也随之破坏，沉淀稳定性也随之破坏，沉淀稳定性也随之破坏，沉淀稳定性也随之破坏，沉淀(chndin)(chndin)(chndin)(chnd
23、in)就会发生。因此，就会发生。因此，就会发生。因此，就会发生。因此，胶体稳定性关键在于聚集稳定性。胶体稳定性关键在于聚集稳定性。胶体稳定性关键在于聚集稳定性。胶体稳定性关键在于聚集稳定性。混凝处理即是要破坏胶体的聚集稳定性，使胶体脱混凝处理即是要破坏胶体的聚集稳定性，使胶体脱混凝处理即是要破坏胶体的聚集稳定性，使胶体脱混凝处理即是要破坏胶体的聚集稳定性，使胶体脱稳、聚集、沉淀稳、聚集、沉淀稳、聚集、沉淀稳、聚集、沉淀(chndin)(chndin)(chndin)(chndin)析出。析出。析出。析出。第二节第二节第二节第二节 胶体胶体胶体胶体(jio t)(jio t)(jio t)(ji
24、o t)的特性的特性的特性的特性 第15页/共47页第十五页，共47页。第二节第二节第二节第二节 胶体胶体胶体胶体(jio t)(jio t)(jio t)(jio t)的特性的特性的特性的特性 五、胶体的类型五、胶体的类型五、胶体的类型五、胶体的类型(lixng)(lixng)(lixng)(lixng)(一一一一)疏水性胶体（憎水性胶体）疏水性胶体（憎水性胶体）疏水性胶体（憎水性胶体）疏水性胶体（憎水性胶体）吸附层中的离子直接与胶核接触，水分子不吸附层中的离子直接与胶核接触，水分子不吸附层中的离子直接与胶核接触，水分子不吸附层中的离子直接与胶核接触，水分子不能直接接触胶核。如氢氧化铝、二氧
25、化硅在水中能直接接触胶核。如氢氧化铝、二氧化硅在水中能直接接触胶核。如氢氧化铝、二氧化硅在水中能直接接触胶核。如氢氧化铝、二氧化硅在水中形成的胶体。形成的胶体。形成的胶体。形成的胶体。(二二二二)亲水性胶体亲水性胶体亲水性胶体亲水性胶体 胶核表面存在某些极性基团和水分子亲和力胶核表面存在某些极性基团和水分子亲和力胶核表面存在某些极性基团和水分子亲和力胶核表面存在某些极性基团和水分子亲和力很大，使水分子直接吸附到胶核表面而形成一层很大，使水分子直接吸附到胶核表面而形成一层很大，使水分子直接吸附到胶核表面而形成一层很大，使水分子直接吸附到胶核表面而形成一层水化膜的胶体。水化膜的胶体。水化膜的胶体。
26、水化膜的胶体。第16页/共47页第十六页，共47页。第三节第三节第三节第三节 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理 根据胶体的特性，在水处理中，采根据胶体的特性，在水处理中，采根据胶体的特性，在水处理中，采根据胶体的特性，在水处理中，采取措施破坏胶体的稳定性。采用的方法：取措施破坏胶体的稳定性。采用的方法：取措施破坏胶体的稳定性。采用的方法：取措施破坏胶体的稳定性。采用的方法：投加电解质投加电解质投加电解质投加电解质 投加电荷不同或水化作用不同的胶投加电荷不同或水化作用不同的胶投加电荷不同或水化作用不同的胶投加电荷不同或水化作用不同的胶体或产生此类胶体的电解质体或产生此类胶体的电解质体或产生此类胶
27、体的电解质体或产生此类胶体的电解质 投加高分子物质投加高分子物质投加高分子物质投加高分子物质(wzh)(wzh)(wzh)(wzh)接触凝聚接触凝聚接触凝聚接触凝聚 上述投加的物质上述投加的物质上述投加的物质上述投加的物质(wzh)(wzh)(wzh)(wzh)统称统称统称统称混凝剂混凝剂混凝剂混凝剂第17页/共47页第十七页，共47页。第三节第三节第三节第三节 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理(yunl)(yunl)(yunl)(yunl)化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素很化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素很化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素很化学
28、混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素很多，如水中杂质多，如水中杂质多，如水中杂质多，如水中杂质(zzh)(zzh)(zzh)(zzh)的成分和浓度、水温、水的的成分和浓度、水温、水的的成分和浓度、水温、水的的成分和浓度、水温、水的pHpHpHpH值、碱度，值、碱度，值、碱度，值、碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等。以及混凝剂的性质和混凝条件等。以及混凝剂的性质和混凝条件等。以及混凝剂的性质和混凝条件等。（一）双电层压缩机理（一）双电层压缩机理（一）双电层压缩机理（一）双电层压缩机理 （二）吸附电中和机理（二）吸附电中和机理（二）吸附电中和机理（二）吸附电中和机理 （三）吸附架桥机理（三
29、）吸附架桥机理（三）吸附架桥机理（三）吸附架桥机理 （四）沉淀物网捕机理（四）沉淀物网捕机理（四）沉淀物网捕机理（四）沉淀物网捕机理 第18页/共47页第十八页，共47页。第三节第三节第三节第三节 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理(yunl)(yunl)(yunl)(yunl)一、双电层压缩一、双电层压缩一、双电层压缩一、双电层压缩 1 1、憎水性胶体、憎水性胶体、憎水性胶体、憎水性胶体 当两个胶粒相互接近以至双电层发生当两个胶粒相互接近以至双电层发生当两个胶粒相互接近以至双电层发生当两个胶粒相互接近以至双电层发生重叠时，就产生静电斥力。重叠时，就产生静电斥力。重叠时，就产生静电斥力。重叠时，
30、就产生静电斥力。向溶液中投加电解质，溶液中离子浓向溶液中投加电解质，溶液中离子浓向溶液中投加电解质，溶液中离子浓向溶液中投加电解质，溶液中离子浓度增加，扩散层的厚度将从图上的度增加，扩散层的厚度将从图上的度增加，扩散层的厚度将从图上的度增加，扩散层的厚度将从图上的oaoa减减减减小到小到小到小到obob。加入的反离子与扩散层原有反离子之加入的反离子与扩散层原有反离子之加入的反离子与扩散层原有反离子之加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力将部分反离子挤压到吸附间的静电斥力将部分反离子挤压到吸附间的静电斥力将部分反离子挤压到吸附间的静电斥力将部分反离子挤压到吸附(xf)(xf)层中，从而使扩
31、散层厚度减小。层中，从而使扩散层厚度减小。层中，从而使扩散层厚度减小。层中，从而使扩散层厚度减小。第19页/共47页第十九页，共47页。第三节第三节第三节第三节 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理(yunl)(yunl)(yunl)(yunl)由于扩散层厚度的减小，由于扩散层厚度的减小，由于扩散层厚度的减小，由于扩散层厚度的减小，电位相应降低电位相应降低电位相应降低电位相应降低(jingd)(jingd)(jingd)(jingd)，胶粒间的，胶粒间的，胶粒间的，胶粒间的相互排斥力也减少。相互排斥力也减少。相互排斥力也减少。相互排斥力也减少。由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变
32、由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚。粒就能相互凝聚。粒就能相互凝聚。粒就能相互凝聚。两个胶粒能否相互凝聚，取决于二者的总势能。两个胶粒能否相互凝聚，取决于二者的总势能。两个胶粒能否相互凝聚，取决于二者的总势能。两个胶粒能否相互
33、凝聚，取决于二者的总势能。DLVO理论理论(lln)第20页/共47页第二十页，共47页。第三节第三节第三节第三节 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理(yunl)(yunl)(yunl)(yunl)根据根据根据根据DLVODLVODLVODLVO理论，要使胶粒通过布朗运动相互碰撞聚集，理论，要使胶粒通过布朗运动相互碰撞聚集，理论，要使胶粒通过布朗运动相互碰撞聚集，理论，要使胶粒通过布朗运动相互碰撞聚集，需要降低其排斥势能，即降低或消除需要降低其排斥势能，即降低或消除需要降低其排斥势能，即降低或消除需要降低其排斥势能，即降低或消除(xioch)(xioch)(xioch)(xioch)胶粒的胶粒的
34、胶粒的胶粒的电电电电位，在水中投加电解质即可达到此目的。位，在水中投加电解质即可达到此目的。位，在水中投加电解质即可达到此目的。位，在水中投加电解质即可达到此目的。对于水中的负电荷胶体，投入的电解质对于水中的负电荷胶体，投入的电解质对于水中的负电荷胶体，投入的电解质对于水中的负电荷胶体，投入的电解质混凝剂应是混凝剂应是混凝剂应是混凝剂应是正电荷或聚合离子，如正电荷或聚合离子，如正电荷或聚合离子，如正电荷或聚合离子，如Na+Na+Na+Na+、Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+、Al3+Al3+Al3+Al3+等，其作用是压缩等，其作用是压缩等，其作用是压缩等，其作用是压缩胶体双电层胶体双电层胶体
35、双电层胶体双电层为保持胶体电性中和所要求的扩散层厚度。为保持胶体电性中和所要求的扩散层厚度。为保持胶体电性中和所要求的扩散层厚度。为保持胶体电性中和所要求的扩散层厚度。第21页/共47页第二十一页，共47页。第三节第三节第三节第三节 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理(yunl)(yunl)(yunl)(yunl)根据根据SchulzeHardySchulzeHardy法则：法则：浓度相同的电解质破坏胶体稳定性的效力随离子价数的增浓度相同的电解质破坏胶体稳定性的效力随离子价数的增加而加大。加而加大。（高价电解质压缩胶体双电层的效果远比低价电解质有效。）（高价电解质压缩胶体双电层的效果远比低价电解
36、质有效。）重新稳定现象重新稳定现象:当混凝剂投量过多时，凝聚当混凝剂投量过多时，凝聚(nngj)(nngj)效果下效果下降的现象。原因：胶体吸附电解质，表面电荷重新分布。降的现象。原因：胶体吸附电解质，表面电荷重新分布。第22页/共47页第二十二页，共47页。第三节第三节第三节第三节 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理(yunl)(yunl)(yunl)(yunl)2 2 2 2、亲水性胶体：、亲水性胶体：、亲水性胶体：、亲水性胶体：水化作用是亲水性胶体聚集稳定性的主要原因。水化作用是亲水性胶体聚集稳定性的主要原因。水化作用是亲水性胶体聚集稳定性的主要原因。水化作用是亲水性胶体聚集稳定性的主要原
37、因。亲水性胶体虽然也存在双电层结构，但亲水性胶体虽然也存在双电层结构，但亲水性胶体虽然也存在双电层结构，但亲水性胶体虽然也存在双电层结构，但电位电位电位电位(din wi)(din wi)(din wi)(din wi)对胶体稳定性的影响远小于水化膜的影响。对胶体稳定性的影响远小于水化膜的影响。对胶体稳定性的影响远小于水化膜的影响。对胶体稳定性的影响远小于水化膜的影响。第23页/共47页第二十三页，共47页。第三节第三节第三节第三节 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理(yunl)(yunl)(yunl)(yunl)二、吸附电中和机理二、吸附电中和机理 异号胶粒间相互吸引达到异号胶粒间相互吸引达到
38、(d do)(d do)电中和而凝聚；电中和而凝聚；大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，电位降低，吸电位降低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。在水处理中，一般均投加高价电解质或聚合离子。在水处理中，一般均投加高价电解质或聚合离子。再稳现象：过多投加多核络合离子，胶核的强烈吸附再稳现象：过多投加多核络合离子，胶核的强烈吸附作用，使胶体重新带电（电荷异号），而出现的再稳现作用，使胶体重新带电（电荷异号），而出现的再稳现象。象。第24页/共47页第二十四页，共47页。第三节第三节第三节第三节 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理(yunl)(
39、yunl)(yunl)(yunl)三、吸附架桥机理三、吸附架桥机理 吸吸附附架架桥桥作作用用(zuyng)(zuyng)是是指指链链状状高高分分子子聚聚合合物物在在静静电电引引力力、范范德德华华力力和和氢氢键键力力等等作作用用(zuyng)(zuyng)下下，通通过过活活性性部部位位与与胶胶粒粒和和细细微微悬悬浮浮物物等等发发生生吸吸附附桥连的现象。桥连的现象。再稳现象(xinxing)第25页/共47页第二十五页，共47页。第三节第三节第三节第三节 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理(yunl)(yunl)(yunl)(yunl)三、吸附架桥机理三、吸附架桥机理三、吸附架桥机理三、吸附架桥机理
40、 胶体再稳现象：胶体再稳现象：胶体再稳现象：胶体再稳现象：（1 1 1 1）高高高高分分分分子子子子聚聚聚聚合合合合物物物物浓浓浓浓度度度度较较较较高高高高时时时时，对对对对胶胶胶胶粒粒粒粒的的的的包包包包裹裹裹裹，产生产生产生产生“胶体保护胶体保护胶体保护胶体保护”作用作用作用作用(zuyng)(zuyng)(zuyng)(zuyng)。（2 2 2 2）胶胶胶胶粒粒粒粒较较较较少少少少时时时时，高高高高分分分分子子子子聚聚聚聚合合合合物物物物的的的的缠缠缠缠绕绕绕绕作作作作用用用用(zuyng)(zuyng)(zuyng)(zuyng)；（3 3 3 3）长时间的剧烈搅拌。）长时间的剧烈搅
41、拌。）长时间的剧烈搅拌。）长时间的剧烈搅拌。第26页/共47页第二十六页，共47页。第三节第三节第三节第三节 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理(yunl)(yunl)(yunl)(yunl)四、沉淀四、沉淀四、沉淀四、沉淀(chndin)(chndin)(chndin)(chndin)物网捕机理物网捕机理物网捕机理物网捕机理 当当当当采采采采用用用用硫硫硫硫酸酸酸酸铝铝铝铝、石石石石灰灰灰灰或或或或氯氯氯氯化化化化铁铁铁铁等等等等高高高高价价价价金金金金属属属属盐盐盐盐类类类类作作作作混混混混凝凝凝凝剂剂剂剂时时时时，当当当当投投投投加加加加量量量量很很很很大大大大形形形形成成成成大大大大量量
42、量量的的的的金金金金属属属属氢氢氢氢氧氧氧氧化化化化物物物物(如如如如Al(OH)3 Al(OH)3 Al(OH)3 Al(OH)3、Fe(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)3或或或或带带带带金金金金属属属属碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐(CaCO3)(CaCO3)(CaCO3)(CaCO3)沉沉沉沉淀淀淀淀(chndin)(chndin)(chndin)(chndin)时时时时，可可可可以以以以网网网网捕捕捕捕、卷卷卷卷扫扫扫扫水水水水中中中中的的的的胶胶胶胶粒粒粒粒，水水水水中中中中的的的的胶胶胶胶粒粒粒粒以以以以这这这这些些些些沉沉沉沉淀淀淀淀(chndin)(chndin)(c
43、hndin)(chndin)为为为为核核核核心心心心产产产产生生生生沉沉沉沉淀淀淀淀(chndin)(chndin)(chndin)(chndin)。这基本上是一种机械作用。这基本上是一种机械作用。这基本上是一种机械作用。这基本上是一种机械作用。混混混混凝凝凝凝剂剂剂剂最最最最佳佳佳佳投投投投加加加加量量量量与与与与被被被被除除除除去去去去物物物物质质质质的的的的浓浓浓浓度度度度成成成成反反反反比比比比，胶粒越多，金属混凝剂投加量越少。胶粒越多，金属混凝剂投加量越少。胶粒越多，金属混凝剂投加量越少。胶粒越多，金属混凝剂投加量越少。第27页/共47页第二十七页，共47页。第三节第三节第三节第三节
44、 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理(yunl)(yunl)(yunl)(yunl)在在混混凝凝过过程程中中，上上述述现现象象常常不不是是单单独独存存在在的的，往往往往同同时时存存在在，只只是是(zh(zh sh)sh)在一定情况下以某种现象为主。在一定情况下以某种现象为主。第28页/共47页第二十八页，共47页。第三节第三节第三节第三节 混凝原理混凝原理混凝原理混凝原理(yunl)(yunl)(yunl)(yunl)对于混凝剂而言，在废水处理时：（带负电胶体）对于混凝剂而言，在废水处理时：（带负电胶体）（1 1）普通电解质）普通电解质 只有压缩只有压缩(y su)(y su)双电层和吸附电中和
45、作用；双电层和吸附电中和作用；（2 2）高分子物质）高分子物质 A A、阳阳离离子子型型（带带正正电电荷荷）聚聚合合电电解解质质，具具有有电电中中和和作用和吸附架桥功能。作用和吸附架桥功能。B B、非非离离子子型型（不不带带电电荷荷）或或阴阴离离子子型型（带带负负电电荷荷）聚合电解质，只能起吸附架桥作用。聚合电解质，只能起吸附架桥作用。第29页/共47页第二十九页，共47页。第四节第四节第四节第四节 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂第30页/共47页第三十页，共47页。第四节第四节第四节第四节 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂(一一一一)混凝剂的
46、分类混凝剂的分类混凝剂的分类混凝剂的分类(fn li)(fn li)(fn li)(fn li)第31页/共47页第三十一页，共47页。第四节第四节第四节第四节 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 (二二二二)无机混凝剂无机混凝剂无机混凝剂无机混凝剂 传统无机混凝剂和无机高分子混凝剂。传统无机混凝剂和无机高分子混凝剂。传统无机混凝剂和无机高分子混凝剂。传统无机混凝剂和无机高分子混凝剂。铝盐铝盐铝盐铝盐 硫酸铝（硫酸铝（硫酸铝（硫酸铝（Al2(SO4)318H2OAl2(SO4)318H2O）明矾明矾明矾明矾(mngfn)(mngfn)（K2SO4Al2(SO4)324H2
47、OK2SO4Al2(SO4)324H2O）由于铝的比重小，在水温低的情况下，絮粒较由于铝的比重小，在水温低的情况下，絮粒较由于铝的比重小，在水温低的情况下，絮粒较由于铝的比重小，在水温低的情况下，絮粒较轻而疏松，处理效果较差。轻而疏松，处理效果较差。轻而疏松，处理效果较差。轻而疏松，处理效果较差。pH pH有效范围较窄，在有效范围较窄，在有效范围较窄，在有效范围较窄，在5.5-85.5-8之间。之间。之间。之间。投加量大。投加量大。投加量大。投加量大。第32页/共47页第三十二页，共47页。第四节第四节第四节第四节 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 (二二二二)无机混凝
48、剂无机混凝剂无机混凝剂无机混凝剂 以以以以 铝盐铝盐铝盐铝盐 为例，介绍混凝的过程：为例，介绍混凝的过程：为例，介绍混凝的过程：为例，介绍混凝的过程：在水中，在水中，在水中，在水中，Al3+Al3+以以以以Al(OH)63+Al(OH)63+的形态存在，发的形态存在，发的形态存在，发的形态存在，发生水解：生水解：生水解：生水解：Al(H2O)63+=Al Al(H2O)63+=Al(OH)(H2O)52+H+(OH)(H2O)52+H+Al(OH)(H2O)52+=Al(OH Al(OH)(H2O)52+=Al(OH)2(H2O)4+H+)2(H2O)4+H+Al(OH)2(H2O)4+=Al
49、(OH Al(OH)2(H2O)4+=Al(OH)3(H2O)3+H+)3(H2O)3+H+（1 1）pH4pH4时，水中以时，水中以时，水中以时，水中以Al(H2O)63+Al(H2O)63+为主；为主；为主；为主；（2 2）pH4 pH45 5时，以时，以时，以时，以Al(OH)(H2O)52+Al(OH)(H2O)52+、Al(OH)2(H2O)4+Al(OH)2(H2O)4+及少量的及少量的及少量的及少量的Al(OH)3(H2O)3Al(OH)3(H2O)3；（3 3）pH7pH78 8时，水中以时，水中以时，水中以时，水中以Al(OH)3(H2O)3Al(OH)3(H2O)3为主。为
50、主。为主。为主。（4 4）pH9pH9时，水中产生时，水中产生时，水中产生时，水中产生(ch(ch nshng)Al(OH nshng)Al(OH)3)3沉淀。沉淀。沉淀。沉淀。水解水解(shuji)过程过程第33页/共47页第三十三页，共47页。第四节第四节第四节第四节 混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 单核络合物通单核络合物通OH-OH-桥键缩聚成单核羟基络合物：桥键缩聚成单核羟基络合物：Al(H2O)63+Al(H2O)63+Al+Al(OH)(H2O)52+(OH)(H2O)52+Al2 Al2(OH)(H2O)105+H2O(OH)(H2O)105+H2O 两