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精心整理 精心整理 - -来源网络 精心整理 精心整理 - -来源网络 第一部分给水处理 第1章混凝 混凝机理 简而言之，混凝就是水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过 程。这一过程涉及三方面的问题：水中胶体粒子（包括微小悬浮 物）的性质；混凝剂在水中的水解物种；胶体粒子与混凝剂之间 的相互作用。 水中胶体稳定性 所谓“胶体稳定性”，系指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮 状态的特性，分“动力学稳定”和“聚集稳定”两种。 动力学稳定系指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力。粒子愈 小，动力学稳定性愈高。 聚集稳定系指胶体粒子之间不能相互聚集的特性。胶体粒子 很小，比表面积大从而表面能很大，在布朗运动作用下，有自发 地相互聚集的倾向，但是由于粒子表面同性电荷的斥力作用或者 ! j \ ■. j * 1 i %? I 水化膜的阻碍使这种自发聚集不能发生。不言而喻，如果胶体粒 子表面电荷或者水化膜消除，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，关键在于聚集稳定性。 混凝机理 水处理中的混凝现象比较复杂。不同种类的混凝剂以及不同 的水质条件，混凝剂作用机理都有所不同。混凝剂对水中胶体粒 - -来源网络 - -来源网络 精心整理 子的混凝作用有3种：电性中和、吸附架桥和卷扫作用。这 3种 作用究竟以何者为主，取决于混凝剂种类和投加量、水中胶体粒 子性质、含量以及水的PH值等。这三种作用有时会同时发生，有 时仅其中1-2种机理起作用。 混凝剂和助凝剂 混凝剂 应用于饮用水处理的混凝剂应符合以下基本要求：混凝效果 好；对人体健康无害；使用方便；货源充足，价格低廉。 I 1 混凝剂种类很多，按化学成分可以分为无机和有机两大类。 ? ? J， I f .J F ? J I 无机混凝剂品种较少，目前主要是铁盐和铝盐及其聚合物，在水 处理中用的最多。有机混凝剂种类很多，主要是高分子物质，但 X / 产 I \ ,, 在水处理中的应用比无机少。 无机混凝剂 常用的无机混凝剂列于表i 1-1。 聚合铝聚合铝包括聚合氯化铝和聚合硫酸铝等，目前使用最 多的是聚合氯化铝。 聚合氯化铝又名碱式氯化铝或羟基氯化铝。它是以铝灰或者 含铝矿物作为原料，采用酸溶或碱溶法加工制成。由于原料和生 产工艺不同，产品规格也不一致。分子式1Al2（OH）nCl6」m中的m为聚 合度，单体为铝的羟基配合物 Al2（OH \Cl6_J。例如Al16（OH）40C18为 m=8,n=5的聚合物或多核配合物，溶于水后，即形成聚合阳离子， 对水中胶粒起电性中和及架桥作用。 聚合氯化铝对水的Ph值变化 适应性比较强，效果较好。 精心整理 精心整理 - -来源网络 精心整理 精心整理 - -来源网络 常用的无机混凝剂表1-1 名称 化学式 铝 系 硫酸铝 明矶 KAl （SO4 \ 12H2O（车甲矶） NH 4 Al （SO4 b 12H 2O （胺矶） 聚合氯化铝（PAC i I ，一一 ； \ z- \ z 八 1 1/ 一// ; ■ 聚合硫酸铝（PAS 铁系 三氯化铁 ￥ $ r 硫酸亚铁 1 J / j 聚合硫酸铁（PFS 聚合氯化铁（PF。 （2） 有机高分子混凝剂 有机高分子混凝剂分为天然和人工合成两类。使用最为广泛 的人工合成有机高分子混凝剂（其中包括水解产品）为聚丙烯酰 胺（PAM。 助凝剂 当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种辅助药 剂以提高混凝效果，这种药剂称为助凝剂。助凝剂通常为高分子 物质。其作用往往是为了改善絮凝体结构，促使细小而松散的絮 - -来源网络 - -来源网络 精心整理 粒变得粗大而密实，作用机理是高分子物质的吸附架桥。 水厂常用的助凝剂有：骨胶、聚丙烯酰胺及其水解产物、活 化硅酸、海藻酸钠等。 聚丙烯酰胺及其水解产物是高浊度水处理中使用最多的助凝 剂。投加这类助凝剂可大大减少铝盐或者铁盐混凝剂用量。 上述各种高分子助凝剂往往也可单独作混凝剂用，但是阴离 子型高分子物质作混凝剂效果欠佳，作助凝剂配合铝盐或铁盐使 用效果更显着。 从广义来说，凡能够提高或者改善混凝剂作用效果的化学药 剂都可以称为助凝剂。 影响混凝效果的主要因素 x / / I X X 1 ,, 要使杂质颗粒之间或杂质与混凝剂之间发生絮凝，一个必要 条件是使颗粒之间相互碰撞。推动水中颗粒相互碰撞的动力来自 两方面：颗粒在水中的布朗运动；在水力或机械搅拌下造成的流 体运动。由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称“异向絮凝”；由流 体运动所造成的颗粒碰撞聚集称“同向絮凝”。 在混合阶段，药剂快速、均匀分散于水中有利于混凝剂快速 水解、聚合及颗粒脱稳。由于上述过程很快（特别对铝盐和铁盐 混凝剂而言），故混合要快速剧烈，通常在 10