化学混凝法全解.ppt

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1、2023-2-281污水的化学处理法污水的化学处理法2.1 2.1 化学混凝法化学混凝法2.2 2.2 中和法中和法2.3 2.3 化学沉淀法化学沉淀法2.4 2.4 氧化氧化- -还原法还原法2023-2-282Coagulation)v 概述概述v 混凝原理混凝原理v 混凝剂和助凝剂混凝剂和助凝剂v 影响混凝的主要因素影响混凝的主要因素v 混凝工艺过程与设备混凝工艺过程与设备2023-2-283 根据分散相粒度不同，废水可分为三类：根据分散相粒度不同，废水可分为三类： （悬浮液悬浮液）：分散相粒度）：分散相粒度100nm。（胶体溶液胶体溶液）：）：分散相粒度为分散相粒度为1100nm。（真

2、溶液真溶液）：分散相粒度为分散相粒度为0.11nm。2023-2-284悬浮液悬浮液胶体溶液胶体溶液真溶液真溶液吸附法等处理吸附法等处理混凝法处理混凝法处理自然沉淀或自然沉淀或过滤处理过滤处理0.1nm1nm100nm粒度粒度100m1nm0.1nm2023-2-2853 3、混凝法混凝法的的可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子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。有机物、某些重金属和放射性物质。如造纸、钢铁、如造纸、钢铁、纺织、化工、食品等工业废水及城市污水的三级处理纺织、化工、食品等工业废水及城市污水的三级处理能改善污泥的脱水性能。能改善污泥的

3、脱水性能。如如污泥处理污泥处理2 2、：主要为废水中：主要为废水中。4 4、：设备简单，维护操作易于掌握，处理效果：设备简单，维护操作易于掌握，处理效果好，间歇或连续运行皆可。好，间歇或连续运行皆可。 ：运行费用较高，沉渣量大，且脱水较困难。运行费用较高，沉渣量大，且脱水较困难。2023-2-286是通过向废水中投加化学药剂是通过向废水中投加化学药剂(coagulant)(coagulant)，破坏胶体的，破坏胶体的，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集(aggregation)(aggregation)成较粗大的颗粒而沉淀，成较粗大的颗粒而沉淀，得以与水分离，使废水得到

4、净化。得以与水分离，使废水得到净化。2023-2-287：在水溶液中能引起光的反射的性质。：在水溶液中能引起光的反射的性质。：主要是指胶体的：主要是指胶体的布朗运动布朗运动。：比表面积大，具有极大的表面自由：比表面积大，具有极大的表面自由能，使胶体颗粒具有强烈的吸附能力和水化作用。能，使胶体颗粒具有强烈的吸附能力和水化作用。：胶体的动电现象包括电泳与电渗。：胶体的动电现象包括电泳与电渗。电泳现象说明胶体微粒是电泳现象说明胶体微粒是的。的。2023-2-288胶体的双电胶体的双电层结构模型层结构模型胶核胶核电位离子电位离子束束缚缚反反离离子子胶团边界胶团边界（2 2）胶胶体体的的结结构构滑动面滑

5、动面吸附层吸附层扩扩散散层层2023-2-289 胶体粒子的结构式：胶体粒子的结构式：10 Fe(OH)Fe(OH)3 3 mm nH nH (n (nx)Clx)Cl x+ x+ x Cl x Cl 胶核胶核(nuclear)吸附层吸附层stationary layer扩散层扩散层diffuse layer：氢氧化铁胶体由三氯化铁水解形成。：氢氧化铁胶体由三氯化铁水解形成。试写出氢氧化铁胶体粒子的结构式。试写出氢氧化铁胶体粒子的结构式。：氢氧化铁胶体粒子的结构式如下所示：氢氧化铁胶体粒子的结构式如下所示：电位形电位形成离子成离子自由反自由反离子离子束缚反束缚反离子离子其中，其中，m m为胶核

6、中的分子数；为胶核中的分子数；n n为被吸附的电位离子数；为被吸附的电位离子数；(n-x)(n-x)为吸附层中反离子数；为吸附层中反离子数；x x为扩散层中的反离子数。为扩散层中的反离子数。11 胶粒与溶液主体之间的电位差，称为电动电位，胶粒与溶液主体之间的电位差，称为电动电位，常称常称 电位。电位。胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位称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称为总电位或称 电位电位 。在总电位一定时，扩散层愈厚，在总电位一定时，扩散层愈厚， 电位愈高；电位愈高；反之扩散层愈薄，反之扩散层愈薄， 电位也愈低。电位也愈低。 电位引起的静电斥力，阻止胶粒互相接近和电位

7、引起的静电斥力，阻止胶粒互相接近和接触碰撞。接触碰撞。2023-2-2812 对于某类胶体而言，是对于某类胶体而言，是的，的，它它，也不具备实用意义。，也不具备实用意义。可通过电泳或电渗计算得出，可通过电泳或电渗计算得出，它随着它随着温度、温度、PHPH值及溶液中反离子浓度等外部条件值及溶液中反离子浓度等外部条件而变化，在水处理中具有重要的意义。而变化，在水处理中具有重要的意义。q4q q电动电荷密度电动电荷密度扩散层厚度扩散层厚度水的介电常数水的介电常数13 1）。同类的胶体微粒间的静同类的胶体微粒间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒。电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒。

8、 2）。带电荷的胶粒和反离子都能与周带电荷的胶粒和反离子都能与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，阻围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，阻碍各胶粒的聚合。碍各胶粒的聚合。上述分析说明，水中胶体物质是相当稳定的，要想上述分析说明，水中胶体物质是相当稳定的，要想去除它，首先要使它们脱稳，然后凝聚和絮凝。去除它，首先要使它们脱稳，然后凝聚和絮凝。2023-2-28142.2.胶体的脱稳机理胶体的脱稳机理 胶体颗粒保持分散的悬浮状态的特性称为胶体的胶体颗粒保持分散的悬浮状态的特性称为胶体的稳定性（稳定性（stabilization)stabilization)。 胶体胶体因因 电位降低或消除

9、电位降低或消除，从而失去稳定性的过，从而失去稳定性的过程称为程称为脱稳脱稳(destabilization)(destabilization)。 ：指指的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程。的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程。指指的胶体形成大颗粒絮体的过程。的胶体形成大颗粒絮体的过程。包括凝聚和絮凝两个过程。包括凝聚和絮凝两个过程。：可分为可分为、四种。四种。2023-2-2815(modification of the electrical double layer) 双电层的厚度与溶液中的反离子的浓度有关。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，使溶液中离子浓度当向溶液中投加电

10、解质，使溶液中离子浓度增高时，则扩散层的厚度将减小。增高时，则扩散层的厚度将减小。 该过程的该过程的是加入的反离子与扩散层原有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。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。由于扩散层厚度的减小，胶粒得以迅速凝聚。2023-2-2816溶液中离子浓度与扩散层厚度的关系 溶液中离子浓度低溶液中离子浓度低溶液中离子浓度高溶液中离子浓度高BA到颗粒表面的距离到颗粒表面的距离反离子浓度反离子浓度O溶液中离子溶液中离子浓度低时，浓度低时，

11、扩散层厚度扩散层厚度为为OAOA溶液中离子溶液中离子浓度高时，浓度高时，扩散层厚度扩散层厚度减小为减小为OBOB2023-2-2817因为淡水进入海水时，海水中盐类浓度较大，因为淡水进入海水时，海水中盐类浓度较大，使淡水中胶粒的稳定性降低，易于凝聚，所使淡水中胶粒的稳定性降低，易于凝聚，所以在港湾处泥砂易沉积。以在港湾处泥砂易沉积。如以三价铝盐或铁如以三价铝盐或铁盐作混凝剂，当其投量过多时，凝聚效果反而下盐作混凝剂，当其投量过多时，凝聚效果反而下降，其至重新稳定。降，其至重新稳定。压缩双电层机理只是压缩双电层机理只是来说明来说明电解质对脱稳的作用，如仅用它来解释水中的混电解质对脱稳的作用，如仅

12、用它来解释水中的混凝现象，会产生一些矛盾。为此，又提出了其他凝现象，会产生一些矛盾。为此，又提出了其他几种机理。几种机理。2023-2-2818(electrical neutralization) 胶粒表面对胶粒表面对、有强烈的吸附作用，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，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，降低了减少了静电斥力，降低了 电位，使胶体的电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。脱稳和凝聚易于发生。 显然，其结果与压缩双电层相同，但作用机显然，其结果与压缩双电层相同，但作用机理是不同的。理是不同的。因为胶粒吸附了过多的反离子，因为胶粒吸附了过多

13、的反离子，使原来的电荷变号，排斥力变使原来的电荷变号，排斥力变大，从而发生了再稳现象。大，从而发生了再稳现象。19(polymer bridging of colloids)主要是指链状高分子聚合物在静电主要是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的过程。位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的过程。L 本机理能解释当废水浊度很低时有些混凝剂效果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。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，因为废水中胶粒少，当聚合物伸展部

14、分一端吸附一个胶粒后，另一端因粘连不着第二个胶粒，只能与原先的胶粒粘连，就另一端因粘连不着第二个胶粒，只能与原先的胶粒粘连，就不能起架桥作用，从而达不到混凝的效果。不能起架桥作用，从而达不到混凝的效果。高分子絮凝剂对胶体或微粒的吸附架高分子絮凝剂对胶体或微粒的吸附架桥作用示意图桥作用示意图 在吸附桥联过程中，在吸附桥联过程中，胶粒并不一定要脱稳，也无需胶粒并不一定要脱稳，也无需直接接触。直接接触。该该机理可解释非离子型或带同号电荷离机理可解释非离子型或带同号电荷离子型高分子絮凝剂得到好的絮凝效果的现象。子型高分子絮凝剂得到好的絮凝效果的现象。初期初期吸附吸附絮体絮体形成形成2023-2-282

15、1(entrapment in the floc structure) 沉淀金属氢氧化物沉淀金属氢氧化物( (如如Al(OH)Al(OH)3 3、Fe(OH)Fe(OH)3 3) )或带金属的碳酸盐或带金属的碳酸盐( (如如CaCOCaCO3 3) )时，水中的时，水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成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。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在一定情况下以某种机理为主而

16、已。返回目录2023-2-2822三、混凝剂与助凝剂三、混凝剂与助凝剂(coagulation)(coagulation)是瞬时的，所需的时间是将化学药剂是瞬时的，所需的时间是将化学药剂扩散到全部水中的时间。扩散到全部水中的时间。(flocculation)(flocculation)（coagulation - flocculationcoagulation - flocculation） 习惯上将习惯上将分子电解质称为分子电解质称为，而将，而将分子药剂称为分子药剂称为。( (coagulant ) )：一般把能起：一般把能起与与作用的药剂作用的药剂统称为统称为。(coagulant aids)(coagulant aids)：当：当单用单用混凝剂不能取得良好效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，这种辅助药剂称为剂称为助凝剂助凝剂。2023-2-28231.1.混凝剂混凝剂类型类型无机盐类无机盐类（铁盐和铝盐）（铁盐和铝盐）有机高分子类有机高分子类普通铝、铁盐普通铝、铁盐聚合铝、铁盐聚合铝、铁盐2023-2-2