混凝處理技術(shù)ppt課件.ppt

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1、水處理工程第二講混凝原理和工藝混凝工藝內(nèi)容提要概述膠體的特性混凝劑與助凝劑混凝影響因素混凝原理內(nèi)容提要第一節(jié)概述廢水中的大顆??梢酝ㄟ^(guò)重力沉淀法去除,但微小粒徑的懸浮物和膠體能在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài),即使靜置數(shù)十個(gè)小時(shí)也不會(huì)自然沉降?;炷幚淼膶?duì)象,主要是水和廢水中的微小懸浮物和膠體雜質(zhì)。混凝的作用混凝定義天然水中的膠體混凝的應(yīng)用混凝的特點(diǎn)廢水類型真溶液膠體懸浮液分散相粒度0.1~1nm1~100nm>100nm去除方法混凝處理混凝、沉淀/過(guò)濾第一節(jié)概述凝聚(coagulation):投加混凝劑后水中的膠體失去穩(wěn)定性,膠體顆?;ハ嗄?,結(jié)果形成眾多的“小礬花”。絮凝(

2、flocculation):凝聚過(guò)程中形成的“小礬花”通過(guò)吸附、卷帶、架橋等作用,形成顆粒較大絮凝體的過(guò)程。混凝:是凝聚、絮凝兩各過(guò)程的總稱。是水中膠體粒子及微小懸浮物的聚集過(guò)程。這一過(guò)程涉及三方面的問(wèn)題:1)水中膠體粒子的性質(zhì)2)混凝劑在水中的水解物種3)膠體粒子與混凝劑之間的相互作用混凝的作用混凝定義天然水中的膠體混凝的應(yīng)用混凝的特點(diǎn)第一節(jié)概述通常是負(fù)電荷膠體,如粘土、細(xì)菌、病毒、藻類、腐殖質(zhì)等。給水處理:混凝+沉淀,微絮凝+過(guò)濾廢水處理:優(yōu)點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便;便于間歇運(yùn)行,效果好。缺點(diǎn):運(yùn)行費(fèi)用高;沉渣量大,處置困難?;炷淖饔没炷x天然水中的膠體混凝的應(yīng)用混凝

3、的特點(diǎn)第二節(jié)膠體的特性(一)光學(xué)特性:指膠體在水溶液中能引起光的反射。(二)布朗運(yùn)動(dòng):膠體為常見的分散體系之一。(三)表面特性:分散體系的分散度越大,膠體顆粒的比表面積越大,具有的表面自由能越大,使膠體可以產(chǎn)生特殊的吸附能力和溶解現(xiàn)象。(四)動(dòng)電現(xiàn)象(電泳現(xiàn)象):膠體具有帶電性,在電場(chǎng)力作用下,膠體微粒向一個(gè)電極方向移動(dòng)的現(xiàn)象。膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型第二節(jié)膠體的特性膠核膠粒膠團(tuán)吸附層擴(kuò)散層膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型第二節(jié)膠體的特性膠體粒子的結(jié)構(gòu)及其電位分布膠體在水中的運(yùn)動(dòng)和受力分析問(wèn)題:膠體在水中不能聚結(jié)的原因

4、?膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型第二節(jié)膠體的特性(一)定義:膠體的穩(wěn)定性,指膠體粒子在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。(二)膠體的穩(wěn)定性(1)動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定:是指顆粒布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)抗重力影響的能力。粒子越小,動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性越高。(2)聚集穩(wěn)定性:指膠體粒子間不能相互聚集的特性。膠體粒子小,比表面積大,故表面能大,在布朗運(yùn)動(dòng)作用下,有自發(fā)地相互聚集的傾向,但由于粒子表面同性電荷的排斥力作用或水化膜的阻礙使這種自發(fā)聚集不能發(fā)生。(三)影響膠體穩(wěn)定性的因素膠體雙電層結(jié)構(gòu)ξ電位排斥能峰膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型第二節(jié)膠體的特性疏水性膠體

5、(憎水性膠體)親水性膠體膠體的基本特性膠體的結(jié)構(gòu)雙電層理論膠體的穩(wěn)定性膠體的類型吸附層中的離子直接與膠核接觸,水分子不能直接接觸膠核。如氫氧化鋁、二氧化硅在水中形成的膠體。膠核表面存在某些極性基團(tuán)和水分子親和力很大,使水分子直接吸附到膠核表面而形成一層水化膜的膠體。第三節(jié)混凝原理化學(xué)混凝的機(jī)理至今仍未完全清楚,因?yàn)樗婕暗囊蛩睾芏唷臋C(jī)理上解釋主要有四種,壓縮雙電層、電性中和、吸附架橋、網(wǎng)捕或卷掃。在實(shí)際的水處理中,這四種機(jī)理往往同時(shí)或交叉發(fā)揮作用,只是依條件的不同而以其中的某一種起主導(dǎo)作用。壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝原理由膠體粒子的雙電層結(jié)構(gòu)可知,反離

6、子的濃度在膠粒表面最大,并沿著膠粒表面向外擴(kuò)散,與距離呈遞減分布,最終與溶液中的離子濃度相等。當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì),使溶液中離子濃度增高,則擴(kuò)散層的厚度將減小。該過(guò)程的實(shí)質(zhì)是加入的反離子與擴(kuò)散層原有的反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中,從而使擴(kuò)散層厚度減小。DLVO理論Schulze—Hardy法則壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃DLVO理論由于擴(kuò)散層厚度的減小,ξ電位相應(yīng)降低,膠粒間的相互排斥力也減少。由于擴(kuò)散層減薄,顆粒相撞時(shí)的距離減少,相互間的吸引力變大。顆粒間排斥力與吸引力的合力由斥力為主變?yōu)橐砸橹?,顆粒就能相互凝聚。兩個(gè)膠粒能否相互凝聚,取

7、決于二者的總勢(shì)能。第三節(jié)混凝原理第三節(jié)混凝原理DLVO理論根據(jù)DLVO理論,要使膠粒通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)相互碰撞聚集,需要降低其排斥勢(shì)能,即降低或消除膠粒的ξ電位,在水中投加電解質(zhì)即可達(dá)到此目的。對(duì)于水中的負(fù)電荷膠體,投入的電解質(zhì)——混凝劑應(yīng)是正電荷或聚合離子,其作用是壓縮膠體雙電層——保持膠體電性中和所要求的擴(kuò)散層厚度。Schulze—Hardy法則濃度相同的電解質(zhì)破壞膠體穩(wěn)定性的效力隨離子價(jià)數(shù)的增加而加大(高價(jià)電解質(zhì)壓縮膠體雙電層的效果遠(yuǎn)比低價(jià)電解質(zhì)有效)。再穩(wěn)現(xiàn)象:原因?壓縮雙電層電性中和吸附架橋網(wǎng)捕或卷掃第三節(jié)混凝

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