第3章 水环境化学2课件精品.pptVIP

电位离子 扩散层 胶团边界 滑动面 胶粒 吸附层 胶核 ξ电位 Ψ电位 反离子 胶体的双电层结构 胶体的结构： 按照以上的描述胶体粒子的结构式可写为： {[胶核] 电位形成离子，束缚反离子} 自由反离子 吸附层 扩散层 胶粒 胶团 ⒈胶体颗粒凝聚的基本原理和方式 胶体稳定性理论（DLVO理论）把范德华吸引力和扩散双电层排斥力考虑为仅有的作用因素，而且假设颗粒是粒度均等、球体形状的理想状态。 颗粒物相互接近时，产生的范德华吸引力、静电排斥力、水化膜阻力的综合作用位能为： VT=VR+VA VA－由范德华力产生的位能； VR－由静电斥力产生的位能 ①不同溶液有不同的VR曲线，VR随颗粒间的距离按指数律下降。 ②VA只随颗粒间的距离变化，与溶液中离子强度无关。 ③不同溶液离子强度有不同的VT 曲线。 ④离子强度较小时，综合位能曲线上出现较大位能峰Vmax，排斥作用占较大优势，体系保持分散稳定状态。 ⑤当离子强度增大到一定程度时， Vmax降低，甚至完全消失。一部分颗粒有可能超越该位能峰，当达到位能极小值Vmin时，颗粒结合在一起。 ★天然水环境和水处理过程中所遇到的颗粒聚集方式： ⑴压缩双电层凝聚： 由于水中电解质浓度增大而离子强度升高，压缩扩散层，使颗粒相互吸引结合凝聚。 实质：电解质加入－－与反离子同电荷离子↑－－压缩双电层－－ξ电位↓－－凝聚 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。 ⑵ 专属吸附凝聚： 胶体颗粒专属吸附异电的离子化合态，降低表面电位，即产生电中和现象，使颗粒脱稳而凝聚。 ⑶ 胶体相互凝聚： 两种电荷符号相反的胶体相互中和而凝聚，或者其中一种荷电很低而相互凝聚，都属于异体凝聚。 （4）“边对面”絮凝 粘土矿物颗粒形状呈板状，其板面荷负电而边缘荷正电，各颗粒的边与面之间可由静电引力结合，这种聚集方式的结合力较弱，且具有可逆性，因而，往往生成松散的絮凝体，再加上”边对边”、”面对面”的结合，构成水中粘土颗粒自然絮凝的主要方式。 （5）第二极小值絮凝 在一般情况下，位能综合曲线上的第二极小值较微弱，不足以发生颗粒间的结合，但若颗粒较粗或在某一维方向上较长，就有可能产生较深的第二极小值，使颗粒相互聚集。这种聚集属于较远距离的接触，颗粒本身并未完全脱稳，因而比较松散，具有可逆性。这种絮凝在实际体系中有时是存在的。 （6）聚合物粘结架桥絮凝： 胶体微粒吸附高分子电解质而凝聚，专属吸附类型，主要是异电中和作用。如果聚合物可以同时发挥电中和及粘结架桥作用，就表现出较强的絮凝能力。 （7）无机高分子的絮凝： 无机高分子除对胶体颗粒有专属吸附电中和作用外，也可结合起来在较近距离起粘结架桥作用。 （8） 絮团卷扫絮凝： 已经发生凝聚或絮凝的聚集体絮团物，在运动中以其巨大表面吸附卷带胶体微粒，生成更大絮团，使体系失去稳定而沉降。 （9）颗粒层吸附絮凝： 水溶液通过颗粒层过滤时，由于颗粒表面的吸附作用，使水中胶体颗粒相互接近而发生凝聚或絮凝。吸附作用强烈时，可对凝聚过程起强化作用，使在溶液中不能凝聚的颗粒得到凝聚。 （10）生物絮凝 藻类、细菌等微小生物在水中也具有胶体性质，带有电荷，可以发生凝聚。特别是它们往往可以分泌某种高分子物质，发挥絮凝作用，或形成胶团状物质。 水中悬浮物去除方法： 固体悬浮物主要为粘性颗粒，表面带负电，互相排斥，不易聚结、下沉。为使这些固体悬浮物易于聚结、下沉，可利用混凝剂。 混凝剂起两方面的作用： 一是能中和固体悬浮物表面的负电性；另一方面是使失去电性的固体悬浮物迅速聚结、下沉。起前一个作用的化学剂为混凝剂；起后一个作用的化学剂为助凝剂。 ★ §3.2.3 溶解和沉淀 一般金属化合物在水中迁移能力，可以用溶解度来衡量。溶解度小者，迁移能力小；溶解度大者，迁移能力大。溶解反应时常是一种多相化学反应，在固一液平衡体系中，一般需用溶度积来表征溶解度。 1．氢氧化物 Me (OH)n ? Men+ + nOH- 根据溶度积： Ksp = [Men+][OH-]n Kw = [H+][OH-] 可转换为： [M