第二章 混凝.ppt

水的混凝（一）、概述（一）、概述（二）、胶体的特性胶核2、胶体的结构2、胶体的结构3、胶体的电位
胶粒：滑动面以内的部分。
电动电位（ξ电位）：胶粒与扩散层之间的电位差。
总电位（φ电位）：胶核表面的电位离子与溶液之间的电位差。
4、胶体的稳定性胶体在水中受到几个方面的影响：
A：由于胶粒的带电现象，带相同电荷的胶体产生静电斥力，而且ξ电位越高，胶体间的静电斥力越大。
B：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。（胶体粒子小，比表面积大，故表面能大，在布朗运动作用下，有自发地相互聚集的倾向。）
C：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。
稳定原因：一般水中的胶粒，ξ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（1）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离（即静电斥力大于范德华力）。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膜作用。由于胶粒带电，将极性水分子吸引到它的周围形成一层水化膜。（2）水化膜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（电位消除或减弱，水化膜也就随之消失或减弱。
（3）动力学稳定：是指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力。粒子越小，动力学稳定性越高。
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，从而动力学稳定性也随之破坏，沉淀就会发生。因此，胶体稳定性关键在于消除胶体的ξ电位。

混凝处理即是要破坏胶体的稳定性，使胶体脱稳、聚集、沉淀析出。
胶体的脱稳：胶粒因ξ电位的降低或消除，以致失去稳定性的过程。（三）混凝原理

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：
投加电解质
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
投加高分子物质
接触凝聚
上述投加的物质统称——混凝剂（三）混凝原理1、压缩双电层由于扩散层厚度的减小，ξ电位相应降低，胶粒间的相互排斥力也减少。
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。
两个胶粒能否相互凝聚，取决于二者的总势能。
根据DLVO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，即降低或消除胶粒的ξ电位，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——混凝剂应是正电荷或聚合离子，如Na+、Ca2+、Al3+等，其作用是压缩胶体双电层——为保持胶体电性中和所要求的扩散层厚度。
示例：河川到海洋的出口处，由于海水中电解质的混凝作用，胶体脱稳凝聚，易形成三角洲。

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。
（高价电解质压缩胶体双电层的效果远比低价电解质有效。）

重新稳定现象:当混凝剂投量过多时，凝聚效果下降的现象。原因：胶体吸附电解质，表面电荷重新分布。
2、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。
亲水性胶体虽然也存在双电层结构，但ξ电位对胶体稳定性的影响远小于水化膜的影响。
2、吸附电中和机理3、吸附架桥机理吸附架桥中胶体再稳现象：
（1）高分子聚合物浓度较高时，对胶粒的包裹，产生“胶体保护”作用。
（2）长时间的剧烈搅拌。4、沉淀物网捕机理
在混凝过程中，上述现象常不是单独存在的，往往同时存在，只是在一定情况下以某种现象为主。
在不同pH条件下，铝盐可能产生的混凝机理。
pH<3简单的水合铝离子起压缩双电层作用
pH=4－5多核羟基络合物起吸附电性中和
pH=6.5-7.5多核羟基络合物起吸附电性中和；氢氧化铝起吸附架桥、网捕
天然水体一般pH=6.5-7.8

说明：对于混凝剂而言，在废水处理时：（带负电胶体）
（1）普通电解质
只有压缩双电层和吸附电中和作用；
（2）高分子物质
A、阳离子型（带正电荷）聚合电解质，具有电中和作用和吸附架桥功能。
B、非离子型（不带电荷）或阴离子型（带负电荷）聚合电解质，只能起吸附架桥作用。1、混凝剂
（1）混凝剂的分类（2）、无机混凝剂
传统无机混凝剂和无机高分子混凝剂。
①铝盐
硫酸铝（Al2(SO4)3•18H2O）
明矾（K2SO4•Al2(SO4)3•24H2O）
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。
pH有效范围较窄，在5.5-8之间。
投加量大。
以铝盐为例，介绍混凝的过程：
在水中，Al3+以Al(H2O)63+的形态存在，发生水解：
[Al(H2O)6]3+==[Al(OH)(H2O)5]2++H+
[Al(OH)(H2O)5]2+==[Al(OH