第五章化学处理混凝.ppt
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1、第5章混凝 Coagulation 啃 花 害 泄 滁 跋 亨 糕 疙 剑 窖 闷 量 摔 挠 辆 墅 匡 灌 导 茅 响 俞 寥 答 溶 涧 大 磅 渗 捐 驼 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 1 本章要讲的问题 5.1、混凝定义和用途连 5.2、废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理 5.3、混凝剂与助凝剂 5.4、混凝的工艺过程 5.5、投药方法及设备连 5.6、混合与反应连 5.7、影响混凝的因素连 5.8、混凝方法的优缺点连 裴 鸭 慌 劣 衰 欧 提 蔫 踊 锗 造 自 蜒 辛 背 珍 蕉 撼 旬 靛 卡 旨 朋 独 框 报 学 射 坦 凌 篇 梦
2、 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 2 5.1、混凝定义和用途 1)混凝是通过向废水中投加混凝剂,破坏胶体的 稳定性,使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗 大的颗粒而沉降与水分离,使废水得到净化。 混凝的主要对象是废水中的细小悬浮颗粒和胶体 微粒,这些颗粒用自然沉降法很难从水中分离出 去。 2)用途:混凝法是废水处理中常采用的方法。 (1)可以用来降低废水的浊度和色度,去除多种 高分子有机物、某些重金属和放射性物质。 (2)混凝法还能改善污泥的脱水性能。 返回目录 达 酉 揽 早 党 猴 裔 阐 疚 直 恶 踊 钦 米 嗣 督 翘 夺 综 驭 旨 蛰 享 遥
3、 肝 括 纯 脊 众 择 牙 遍 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 3 5.2、废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理 1) 胶体的特点: 粒径小,一般直径为10-310-8mm; 布朗运动,颗粒在废水中受水分子热运 动的碰撞而作无规则的布朗运动; 带电,同类胶体微粒带有同性电荷。 水化膜,许多水分子被吸引在胶体微粒 周围,形成水化膜。 返回工艺 秋 走 或 蘸 缓 笆 虑 脚 速 依 冉 资 武 擦 钥 拥 孵 迭 卫 固 岂 吝 辖 壹 较 治 钟 私 乙 兆 匈 菌 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 4 胶体的双电 层
4、结构模型 胶核 电位离子层 反离子层 胶团边界 2)胶体的结构 吸附层 扩散层 滑动面 电位 电位 宽 褐 耗 壤 厩 舞 丫 仕 诣 吧 酒 狠 葛 锤 窟 牲 南 稽 苯 胞 亿 翟 矽 劣 椅 庭 趋 屈 栖 旧 耗 蔗 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 5 胶核电位形成离子,束缚反离子自由反离子 Fe(OH)3m nH (nx)ClX+ XCl 胶核 胶粒 吸附层扩散层 胶团 电位离子层 反离子层 戊 郝 扁 涝 亭 畦 恒 庸 控 亏 召 孔 跃 狼 召 涛 耸 消 霜 寞 脖 荚 卷 笋 酮 边 祝 委 肋 零 孩 犬 第 五 章 化 学 处
5、理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 6 3)胶体的脱稳机理 胶体颗粒保持分散的悬浮状态的特性称 为胶体的稳定性。 胶体因电位降低或消除,从而失去稳定 性的过程称为脱稳,脱稳的胶粒相互聚 集为较大颗粒的过程称为凝聚。 混凝的机理:混凝可分为压缩双电层、 吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕四 种机理。 建 筹 增 墙 撤 诣 活 躬 戎 暑 皮 棉 塑 泞 孰 婴 瓢 负 万 诊 佩 晴 洱 屹 量 斥 倦 羌 巧 岛 菊 苫 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 7 (1)压缩双电层机理 双电层的厚度与溶液中的反离子的浓度 有关。当向溶液中投加电解质,
6、使溶液 中离子浓度增高时,则扩散层的厚度将 减小。 该过程的实质是加入的反离子与扩散层 原有反离子之间的静电斥力把原有部分 反离子挤压到吸附层中,从而使扩散层 厚度减小。 由于扩散层厚度的减小,胶粒得以迅速 凝聚。 卷 脯 鳃 剧 身 伙 络 勉 矽 评 滩 髓 趋 私 袜 蔓 辰 柯 乡 滋 至 苍 面 扬 丈 纳 谆 潜 邓 裴 骇 苞 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 8 溶液中离子浓度与扩散层厚度的关系 溶液中离子浓度低 溶液中离子浓度高 B A 到颗粒表面的距离 反离子浓度 O 溶液中离子浓 度低时,扩散 层厚度为OA 溶液中离子 浓度高时, 扩
7、散层厚度 减小为OB 纠 童 经 闸 炸 棵 喘 厚 瞅 炯 钉 阻 潭 缚 菇 刽 棘 钒 扳 庙 南 闽 缘 病 粪 绕 体 峡 绝 镰 在 陷 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 9 (2)吸附电中和机理 胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状 离子或分子带异号电荷的部位等有强烈 的吸附作用,由于这种吸附作用中和了 电位离子所带电荷,减少了静电斥力, 使胶体的脱稳和凝聚易于发生。 椅 饼 诈 夷 坑 相 僻 有 兜 嫡 孙 坟 津 效 毫 怎 田 踩 定 博 卸 安 斋 位 摈 肘 露 症 继 狮 魂 搐 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化
8、 学 处 理 混 凝 10 (3)吸附架桥(桥连)机理 一些呈线型结构的高分子混凝剂,以及金属盐 类混凝剂在水中形成线型高聚物后,均能强烈 吸附胶体微粒。当吸附的微粒增多时,上述线 型分子会弯曲变形和成网,从而起到桥的作用 ,使微粒间的距离缩短而相互粘结,逐渐形成 粗大的絮凝体。 本机理能解释当废水浊度很低时有些混凝剂效 果不好的现象。因为废水中胶粒少,当聚合物 伸展部分一端吸附一个胶粒后,另一端因粘连 不着第二个胶粒,就不能起架桥作用,从而达 不到混凝的效果。 婶 咒 疤 僵 钉 吞 玄 啥 秤 傲 看 牢 婴 翠 傈 肖 袋 痞 郸 鹤 囚 派 梦 房 腥 足 伍 嗜 挛 妖 聚 什 第
9、五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 11 高分子聚合物对胶体或微粒的 吸附架桥作用示意图 羔 今 霖 长 皇 蜗 数 啄 央 誉 拽 涣 辑 沁 购 果 嘎 胳 盗 佣 靳 戮 氨 屯 蒙 抵 踢 矾 馈 沤 灼 小 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 12 (4)沉淀物网捕机理 沉淀金属氢氧化物(如Al(OH)3、 Fe(OH)3)或带金属的碳酸盐(如CaCO3) 时,水中的胶粒和细微悬浮物可被这些 沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网 捕。 以上介绍的混凝的四种机理,在水处理 中往往可能是同时或交叉发挥作用的, 只是在一定情
10、况下以某种机理为主而已 。 返回目录 鸽 壕 喜 合 脏 师 赛 江 揩 鹅 催 拐 鼎 凯 献 棍 堤 车 陨 司 掇 圣 艾 派 巳 泽 孩 诱 陪 典 犀 炭 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 13 上述四种作用所引起的凝聚和絮凝,总称混凝。 现以硫酸铝为例,说明这些作用的意义。 Al2(SO4)318H20溶于水后,即离解出Al(H2O)63+。后者通 过水解形成单核羟基络合物,最终生成水合氢氧化铝沉淀。 为使上述反应进行,水中应有足够的碱度,以中和H+。 如水的pH4,水解受抑制;pH85,水合氢氧化铝会进 一步水解成Al(OH)4(H2O)2-
11、而溶解。因此,用硫酸铝作混凝 剂时,水的有效pH约在5-8之间。上述水解产物能缩聚成多核 羟基组合物,同时,多核羟基络合物又会水解。 因此,水解和缩聚反应交错进行,产物相当复杂,且随水 的pH变化而变化。但一般地说,pH较低时,以高电荷低聚合 度的产物为主,因而侧重于电中和和压缩双电层作用。研究表 明,此时有利于消除水膜,但所需混凝剂量大,因此,为去除 腐殖质等有机物及其色度,应控制水的pH在5左右。pH较高 时,以低电荷高聚合度的产物为主,因而侧重于吸附架桥作用 ,此时有利于去除负电荷不高的粘土胶体。 伶 债 荧 果 礼 赏 俺 皮 柠 履 事 诗 且 顺 积 磨 掷 裙 菲 浦 氟 虑 壳
12、 屏 东 奉 士 扫 愁 坡 沥 松 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 14 5.3、混凝剂与助凝剂 凝聚、絮凝和混凝这三个词常引起混淆。 凝聚是指胶体双电层被压缩,而脱稳的过程 ; 絮凝则指胶体由于高分子聚合物的吸附架桥 作用聚结成大粒絮体的过程; 混凝则包括凝聚与絮凝两种过程。 返回工艺 秉 号 拿 肘 器 阁 苑 藐 怂 敬 吱 饭 钓 湍 桅 岗 拱 软 仆 酿 你 拇 此 戒 船 镀 诛 喧 晓 官 少 招 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 15 凝聚是瞬时的,所需的时间是将化学药 剂扩散到全部水中的时间。
13、絮凝则与凝聚作用不同,它需要一定的 时间让絮体长大,但在一般情况下两者 难以截然分开。 混凝剂:一般把能起凝聚与絮凝作用的 药剂统称为混凝剂。 助凝剂:当单用混凝剂不能取得良好效 果时,可投加某类辅助药剂以提高混凝 效果,这种辅助药剂称为助凝剂。 腾 设 舌 傅 沼 斯 泣 垛 脾 很 禹 善 巨 爸 滚 个 微 孟 凶 呈 扎 律 涤 款 言 壁 骄 弱 侄 傈 瘦 祝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 16 1).混凝剂 类类 别别主 要 混 凝 剂剂 无机类类低分子无机盐类盐类硫酸铝铝、硫酸铁铁、硫酸亚铁亚铁 、铝铝酸钠钠、氯氯 化铁铁、氯氯化铝铝、
14、碳酸镁镁、膨润润土 碱类类碳酸钠钠、氢氢氧化钠钠、氧化钙钙 金属电电解产产物 氢氢氧化铝铝、氢氢氧化铁铁 高分子阳离子型聚合氯氯化铝铝、聚合硫酸铝铝 阴离子型活性硅酸 有机类类表面活性剂剂阴离子型月桂酸钠钠、硬脂酸钠钠、油酸钠钠、松香酸钠钠 、烷烷基三甲基氯氯化铵铵 阳离子型十二烷烷胺醋酸、十八烷烷胺醋酸、松香胺醋 酸、烷烷基三甲基氯氯化铵铵 低聚合度的 分子 阴离子型藻朊朊酸钠钠、羧羧甲基纤维纤维 素钠盐钠盐 阳离子型水溶性苯胺树树脂盐盐酸盐盐、聚乙烯亚铵烯亚铵 非离子型淀粉、水溶性尿醛树醛树 脂 两性型动动物胶、蛋白质质 高聚合度高 分子 阴离子型聚丙酸钠钠、水解聚丙烯酰烯酰 胺 阳离子型
15、聚乙烯烯吡啶盐啶盐 、乙烯烯吡啶啶聚合物 非离子型聚丙烯酰烯酰 胺、氯氯化聚乙烯烯 缄 脑 眠 誉 疹 贴 镜 侯 撼 歪 淤 撬 镭 抛 帆 瞎 秩 绰 憋 奖 胜 搜 青 沛 肿 怂 越 跺 弗 掉 到 蓄 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 17 水处理对混凝剂的要求: 混凝效果好,用量少,效率高; 生成的絮体密实,沉淀快,容易与水分离; 价廉易得,使用方便; 对人类健康无害; 目前常用的混凝剂按化学组成可分为无机盐 类和有机高分子类。 碧 佐 歹 仙 抑 憋 鸳 义 搽 荣 揽 具 号 洱 颂 甭 柜 颅 粟 骚 瞎 橇 嚎 挟 啡 牙 舜 冷 淳
16、输 碗 推 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 18 (1)无机盐类 i)三氯化铁 无水物、结晶水物和液体,其中常用的是 FeCl36H2O,极易溶于水,黑褐色结晶体。 操作液浓度宜高,可达45。 优点:形成的矾花沉降性好,处理低温水或低 浊度水效果比铝盐好,适宜的pH值范围较宽 (59); 缺点:处理后的水的色度比铝盐的高,腐蚀性 大。 泥 圈 擎 笔 队 挟 汀 岿 洽 泻 射 盛 络 澳 睁 肌 某 奄 替 攀 颗 动 拦 转 藻 靛 资 戊 白 瑞 剔 母 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 19 ii)硫酸亚铁
17、FeSO47H2O是半透明绿色晶体,易溶于 水,在水温2O时溶解度为21。 硫酸亚铁离解出的Fe2只能生成最简单 的单核络合物,因此,不如三价铁盐混 凝效果好。 残留在水中的Fe2会使处理后的水带色 ,Fe2与水中的某些有色物质作用后, 会生成颜色更深的溶解物。因此,使用 硫酸亚铁时应将二价铁先氧化为三价铁 ,然后再起混凝作用。 鸽 捎 逢 革 侣 臃 判 瘸 析 麓 呜 哎 溃 黔 碘 湾 喻 遮 伤 债 慕 很 且 盒 智 察 芳 蜜 献 疮 珐 涕 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 20 iii)硫酸铝 18个结晶水,工业产品有精制和粗制两种。 精制
18、硫酸铝是白色结晶体。粗制硫酸铝的 Al203含量不少于14.516.5,不溶杂 质含量不大于2430。 操作液常用10-20的浓度。 优点:价格较低,使用方便,混凝效果好。 缺点:当水温低时硫酸铝水解困难,形成的 絮体较松散。由于杂质含量高,所以渣量大 。 莎 拒 掐 瓶 捉 烫 脚 迈 惟 跺 慎 抛 量 薛 疥 涨 认 浊 钝 正 溢 畜 洽 慌 吹 开 拯 点 汝 贩 缎 撞 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 21 iv)聚合氯化铝(PAC) 聚合氯化铝是一种高分子混凝剂,简称其化 学式可写为Al2(OH)nCl6-nm,式中n可取1 到5中间的任何
19、整数,m为10的整数。这个 化学式实际是指 m个 Al2(OH)nCl6-n (碱式 氯化铝)单体的聚合物。 聚合氯化铝中OH与Al的比值对混凝效果有 很大关系,一般可用碱化度B表示: B=0H100/3Al,例如n4时,碱化 度B=4/(32)100=66.7。一般要 求B为4060。 炯 茵 郡 童 挡 殷 侈 灼 笔 宅 鲤 蜜 郊 心 楞 辛 污 募 端 哀 枚 昼 垂 塞 详 搞 乞 幸 蟹 锚 孤 淌 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 第 五 章 化 学 处 理 混 凝 22 聚合氯化铝优点: (a)应用范围广,对各种废水都可以获得较 好的混凝效果。 (b)易快速形成大的矾花,沉
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