4 凝聚和絮凝.PDFVIP

4 凝聚和絮凝 4.1 胶体的稳定性 4.2 混凝机理 4.3 混凝剂 4.4 混凝动力学 4.5 混凝过程 4.6 混凝设施 4.7 混凝试验 4.8 混凝的应用 混凝去除的对象：水和废水中常常不能用自然沉降法除去的悬浮微粒和 胶体污染物。 拟采用的方法： 1、首先投加化学药剂来破坏胶体和悬浮微粒在水中形成的稳定分散 系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体； 2、再利用重力沉降法予以分离。 凝聚 （aggregation）和絮凝 （flocculation）是指通过某种方法使 水中胶体粒子和微小悬浮物聚集的过程，统称为混凝 （coagulation）。 凝聚：指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程 絮凝：主要指脱稳的胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体的过程。 混凝主要涉及三个方面的问题： ①.水中胶体粒子的性质 ②.混凝剂在水中的水解物种 ③.胶体粒子与混凝剂之间的作用 混凝现象： 牛奶+广柑汁；卤水（结晶氯化镁［MgCl •6H O］的水溶液，属电解质溶 2 2 液）点豆腐 食品业的混凝剂： 石膏、酯酸、柠檬酸、新的化学物质——葡萄糖酸内酯 工程意义上的混凝包括： 药剂（混凝剂）投加，快速混合（混合设施）和絮凝（絮凝设施、俗称 反应池）过程。 水处理中主要杂质：  粘土（50nm-4 mm）  细菌（0.2mm-80mm）  病毒（10nm-300nm）  蛋白质（1nm-50nm）、腐殖酸 混凝的历史沿革 （1）1637年中国开始使用明矾净水（明末，天工开物记载） （2）1884年西方开始使用（1746年西班牙教士纳瓦雷特撰写的 《中 国帝国游记》中向西方国家透露了中国能用明矾使河水变清水的 “秘密”；1884年美国人使用硫酸铝净水） 4.1胶体的稳定性 胶体的概念 ①.尺寸：1nm ~ 1μm ，介于悬浮颗粒与溶解性分子之间。 ②.特性：比表面积大（以球形为例，比表面积 d 2 3 6 ，   d  6 d d越小，比表面积越大），具有一系列特殊性质：分散性，光散射 性（丁达尔现象），流变性（非牛顿体）等。 1 微米的颗粒沉淀10 厘米需要20小时。 亲液（lyophilic）胶体 指分散相和分散介质之间有很好的亲和力，很强的溶剂化作用，固 液间没有明显的相界面的胶体分散系，如蛋白质、淀粉、核酸等生 物大分子的水溶液。 憎液（ lyophobic）胶体 指分散相和分散介质之间亲和力较弱，固液间有明显的相界面的胶 体分散体系，如粘土类胶体等。 水处理中的原水通常是由溶胶（包括亲水溶胶河憎水溶胶）、悬浮 液和真溶液组成的复杂分散体系。 在净水厂中的去除对象包括：浊度（尺寸在1μm左右）、天然有色 成分（尺寸在1nm左右）、病毒（尺寸在数十纳米左右），细菌 （尺寸在1μm ~ 10μm之间），藻类（尺寸在1μm ~ 数十微米之间） 基本上都属于胶体成分。 胶体颗粒是常规水处理工艺的主要去除对象之一。 4.1.1 胶体的双电层结构 胶体表面带电的原因： 1）胶体颗粒结晶中的晶格取代使胶体表面带电。（同晶置换）， 与分散介质水无关 2）胶体颗粒表面某些化学基团在水中电离使胶体带电。蛋白质既 有羧酸基又有胺基，是两性物质。 酸性介质中 NH H O NH OH 带正电 与分散介质水有关 2 2