第三章--混凝沉淀和澄清之一

第三章第三章混凝、沉淀和澄清混凝、沉淀和澄清第一节第一节混凝机理混凝机理水中悬浮杂质大都可以通过自然沉淀的方法去除，而胶体及微小悬浮物，沉速缓慢，须经混凝沉淀方可去除。混凝：水中胶体及微小悬浮物的聚集过程。包括凝聚和絮凝。凝聚：水中胶体失去稳定性的过程。絮凝：脱稳胶体相互聚结成大颗粒絮体的过程。这两过程很难分开。混凝用途：生活饮用水处理、工业废水处理、城市污水三级处理、污泥处理等。一、一、胶体的稳定性胶体的稳定性指胶体colloid粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。原因：（一）动力学稳定性（沉降稳定性）（一）动力学稳定性（沉降稳定性）－布朗运动使胶体处于稳定状态不下沉。布朗运动对抗重力的影响大。（二）聚集（凝聚）稳定性（二）聚集（凝聚）稳定性指由于静电斥力（同性电荷）和水化膜作用不能接近相互聚集变大。1．胶团的基本形态胶核（胶体分子聚合而成的胶体微粒），表面吸附了某种离子（电位形成离子）而带电，由于静电引力，势必吸引溶液中异号离子到微粒周围（反离子），这些反离子同时受到静电引力和热运动扩散力。吸附层吸附层Sternlayer（随胶核一起运动）――靠近胶核表面处，异号离子浓度大，结合紧密扩散层扩散层Diffuselayer（大部分运动时被甩掉，甩掉后剩下的面，叫滑动面）――离胶核远，反离子浓度小，结合松散。结构式：结构式：胶核＋吸附层＋扩散层胶粒胶团2．ψ电位Potential：胶核表面上的离子和反离子之间形成的总电位ξ电位：胶体滑动面上的电位，称作动电位带负（正）电荷charge的胶核表面与扩散于溶液中的正（负）电荷离子正好电性中和，构成双电层结构Theelectricaldoublelayer。ξ越大，扩散层越厚，胶体颗粒斥力大，稳定性强。3．颗粒间相互作用力有（1）静电斥力theforceofrepulsion－排斥势能（2）范德华力vanderWaalsforceofattraction－吸引势能4.水化膜作用二、二、混凝机理混凝机理1．压缩双电层2．吸附－电中和Adsorption-chargeneutralization3．吸附架桥Polymerbridgeformation4．沉淀物网捕或卷扫三、三、铝盐和铁盐的混凝特性铝盐和铁盐的混凝特性（一）铝盐和铁盐的水解过程（一）铝盐和铁盐的水解过程1.铝盐的水解过程Al2(SO4)318H2O溶于水中，立即离解出铝离子，且常以[Al(H2O)6]3+水会形态存在。Al3+（略去配位水分子）经过水解、聚合或配合反应可形成多种物质。Al3+→Al(OH)3中间产物受PH、水温、投加量等限制。OHAlOHAlHOHOAlOHAlHOHAlOHAlHOHAlOHAlHOHAlOHAlHOHAlOHAlHOHAlOHAlHOHAlOHAl3)()(32])([28134])([432])([224])([43)(32])([2)]([33724413235432342223423323223223无定形2.铁盐的水解过程HOHOHFeOHOHFeHOHOHFeOHOHFeHOHOHFeOHFe])()([])()([])()([]))(([]))(([])([323422422252252362（二）铝盐和铁盐的混凝特性（二）铝盐和铁盐的混凝特性PH＜3铝以[Al(H2O)6]3+形态为主（主要是压缩双电层）PH＝4.5~6.0多核羟基配合物为主（吸附电中和）PH＝7.0~7.5中性氢氧化铝聚合物[Al(OH)3]n为主（吸附架桥）PH＞8.5络合阴离子[Al(OH)4]-铝盐投加量超过一定限度，会出现胶体保护（脱稳颗粒变号、被包卷），重新稳定。继续增大，超过Al(OH)3溶解度而产生大量沉淀物，起网捕作用。第二节第二节混凝剂、助凝剂和影响混凝的因素混凝剂、助凝剂和影响混凝的因素一、混凝剂和助凝剂一、混凝剂和助凝剂混凝前提是投药，按药剂作用分：混凝剂：起主要作用助凝剂：本身可起也可不起凝聚作用，与混凝剂一起能促进水的混凝，改善絮凝体条件。如污染水，胶体表面有一层有机保护膜（表面性能变化），可加氧化剂破坏保护膜，帮助混凝。（一）混凝剂（一）混凝剂1．硫酸铝室温溶解度50％，水温过低，硫酸铝水解困难，絮凝体松散。不宜低温低浊水。2．氯化铁腐蚀性强，在溶解过程中会释放大量热量，产生热腐蚀。絮凝速度快，絮凝体密实，沉淀性能好。对低温低浊水比铝盐好，除色效果不好。3．硫酸亚铁绿色，易溶。只能离解出Fe2+生成简单的单核络合物，效果比Fe3+差。不能除色，Fe2+与腐植酸反应生成颜色更深的物质，色度更难去除。4．PAC用铝灰，酸溶、碱溶法制成，多核配合物。混凝效果好。5．P