滤料颗粒的表面性质对其截污能力的影响

18滤井颗粒的表面性质对其截污能_力的影响滤料颗粒的表面性质对其截污能力的影晌邓慧萍严煦世(同济大学程学院海，2。oo92)_“7／_f摘要本文从理论上分析了海料的电位对滤层截污能力的影响，比较了几种不同滤料在不同介质中的电住值以及电位与滤层对水中杂质颗粒粘附性能的关系：比较了几种滤料对水中杂质颗粒的吸附能力，分析了滤幸}的吸附容量与粘附性能的关系．关键词滤料l电位粘附性能蟹-一．容量煎重盏一在过滤过程中．去除悬浮物有几个过程．首先是杂质颗粒腰着水流流线移动并穿越流线而与扛i}料表面接触，称为迁移过程．其次是颗粒与滤料接触相互牯附结合的粘附过程．当滤层孔隙中积污增加．L隙率减小，水流剪力随之增加．当剪力大于粘附力时．已粘跗的杂质颗粒会脱落下来．脏蒋水流向滤层深处移动．这一过程在过滤时并不重要．但在滤料反冲洗时起很大作用．水流剪力使得粘跗在蠓料上的悬浮物颗粒清洗下来．滤池去除悬浮物的机理是复杂的，主要取决于悬浮物和滤料的物理化学性质、滤述以及承的化学性质．颗粒的迁移与滤层中水流的运动状态有关，取决于滤层的水力条件(滤料的结构特性和滤速)以及被击除颗粒的性质粘附过程是物理化学过程．取决于滤料和被去除颗粒的分子力和双电层的相互作用力．根据现代过滤理论的概念．悬浮颗粒所以能沉积在滤料层中．最终是受表面力的影响．这种表面力是在悬浮颗粒和滤料表面紧密接触时产生的．所以改善滤料颗粒和杂质颗粒表面的性质，可以创造出有利于杂质颗粒粘跗的较好条件．变性滤料就是基于这一原理来改善滤料表面性能．增加滤料层的截污能力的．滤料的电位和吸附容置反映了滤料的表面性质，与滤层的截污能力有～定的关系．本文将对这一问题进行探讨和研究．1．滤科颗粒的一电位对滤层截污能力的影响在过滤过程中．水中杂质颗粒和滤料颗粒的黏附足范德华力作用的结果．同时．被去陈颗粒的沉积过程取陡于它们的稳定性．而颗粒的稳定性与电位有关．滤料的电位对其截污能力的影响足在用聚电解质、铝盐或铁盐对滤料进行处理时观察到的．用铝盐或铁盐化台物对石英砂滤科进行处理时发现，其负的电位值触小．甚至有可能改变滤料表面的带电性．在这种情况下，增大了滤料层对天然水体中悬浮物的瓿留能力．在用阳离子聚合电解质对石英砂进行处理后，改变了石英砂的电位和截留悬浮物的能力．类似的情况在对硅藻土滤池进行试验时也观察到。Ky~bcKHHⅡ，A．且D0累ebca_H．B对滤料的(电位和滤层截污能力的关系问题进行了深入的研究分别对石英砂、多孔烧结料．陶粒滤料、用HC1处理过的陶粒滤料、用Na．HCO，和CaCI处理过的陶粒滤料进行了试验研究，在不同的条件下分别测定了它们的电位实验结果见表1．维普资讯http://www.cqvip.com《净水技书》56(1996)219表1不同滤料的电位值毒料皂垃mv抽．∞1MKCl在接报矿井木溶液中成持帕藩{直中睡早L蝻辩■鞋茸辩一．5l3．嗣HcI处理过的■粗蕾科用NBHC0和：nclb理过帕’钍淳料从表I可见，这些滤辩的特点是都带负电荷，其中多子L烧结辩最接近于等电点敞惑．石英砂和陶杖滤料的电垃基本相同，这几种滤料柏电位负值大，j、依次为：经HCl处理过的陶粒滤料>陶鞋滤料(石英砂)>经NaHCO和CaC1处理过的陶粒滤料>多孔烧结料．另外，在0．001m的KCI溶液中这些滤料的电位比在人工配制的含盐量较高的矿井水中测得的电位恤弱。明获的过滤理论．用过滤过程的基本参数方程表述了i【l}孛}颡粒所有性质对过滤效果的综合影响。b一—一v。Td’a一一d—h／—t：d”(1)(21(3)式巾h一反牌牯附强度船参数a——反映脱落强度的参数h／t——滤层中水头损先的增长速度v一～滤速：d一蹲料粒径：i。⋯干净滤层的比阻：，7一考虑了滤料颗粒和镀过滤悬浮液的物理和物理化学性质综合影响的系数但是这些方程不能单独评价滤辎的各种性能对过滤效果的影响，为了确定滤料性质对过滤参数的影响，需建立下列关系式：一(133o，·，kJ)(4)一e(m4·，k)(5)y一‘fmo，·，K)(6)式中m一干净滤料的孔隙率；一滤料颗粒的形状系数；k、k、k，一一不取决于滤料结构特性的比例系鼗滤料的比表面积为塘料颗粒孔酿问水流的平均建度为f8)将式(7)．(8)分剐代人式(1)一(3)．得b一口——一．(9)m’[·『1-too)]6¨va——!_．(卜m。)6一h／t7r里二i。wo(】0)(i1)将式(9)～(11)中与滤料结构特性无关的参数分别用比例参数K。、K。、K，代替．得到K一——一m[·(1一ma)K。=·f1一mo)K=[·(1一m。)fI2)(]3)n41根据实验数据和上述公式，可以计算出所研究滤料的K。、K和K值见表(2)维普资讯http://www.cqvip.com2o滤料颗粒的表面性质对其截污能力的影响不