混凝第15章将不易沉淀的胶体和微粒，用混凝剂进行混凝；形成较大的矾花，再进行沉淀处理，使其由水中去除
第15章 混凝 将不易沉淀的胶体和微粒，用混凝 剂进行混凝；形成较大的矾花，再 进行沉淀处理，使其由水中去除。 `
15-1混凝机理■1、混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程。凝聚：水中胶体失去稳定性的过程混凝：（脱稳）。絮凝：脱稳胶体相互聚集的过程一、水中胶体的稳定性：1、胶体稳定：凡沉降速度十分缓慢的胶体粒子及微小悬浮物，均认为是稳定的
15-1混凝机理 ◼ 1、混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚 集过程。 凝聚：水中胶体失去稳定性的过程 ◼ 混凝： （脱稳）。 絮凝：脱稳胶体相互聚集的过程。 ◼ 一、水中胶体的稳定性： ◼ 1、胶体稳定：凡沉降速度十分缓慢的胶体粒 子及微小悬浮物，均认为是稳定的
沉1cm需2h左右实验：1um的粘土需86h0.1μm沉1cm沉1cm需100年(计算)Inm主要是由于布朗运动对微小粒子沉淀的影响。动力学稳定：颗粒布朗运动对抗重力2、胶体稳定性分类影响的能力。聚集稳定：胶体粒子间因表面同性电燕相压或水化膜的阻碍作胶体相互聚结的三个不利条件。用天于聚集作用，而使胶粒不能相互聚集的特性。在物理化学中已讲了胶体的带电性
◼ 实验：1μm的粘土 沉1㎝ 需2h左右 ◼ 0.1μm 沉1cm 需86h ◼ 1nm 沉1cm 需100年(计算) ◼ 主要是由于布朗运动对微小粒子沉淀的影响。 动力学稳定：颗粒布朗运动对抗重力 ◼ 2、胶体稳定性分类 影响的能力。 聚集稳定：胶体粒子间因表面同性电 荷相斥或水化膜的阻碍作 胶体相互聚结的三个不利条件。 用大于聚集作用，而使胶 粒不能相互聚集的特性。 ◼ 在物理化学中已讲了胶体的带电性
①双电层理胶团论：呈现电性胶粒的是滑动面中X的胶粒。天然水中胶体一般滑动面带负电。.固定层+包括：粘土、细菌、病毒、胶核藻类、腐植物等都呈现胶体性质。++图15-1：月胶体双电层结构示意
固定 层 胶粒 ◼①双电层理 胶团 论：呈现电性 的是滑动面中 的胶粒。天然 水中胶体一般 带负电。 ◼包括：粘土、 细菌、病毒、 藻类、腐植物 等都呈现胶体 性质
②由于{电位的存在，胶粒不能聚集粘±{=-15～~-40mV;细菌{=-30～-70mV;藻类{=-10～-15mV■检测电位：可用电泳法和激光多普勒电泳法。DE·Su一电泳速度(cm/s)u :4元n4元u×9 ×104VDE
◼ ②由于ζ电位的存在，胶粒不能聚集。 粘土 ζ=-15～-40mv； 细菌 ζ=-30～-70mv； 藻类 ζ=-10～-15mv。 ◼ 检测电位：可用电泳法和激光多普勒电 泳法。 4 = DE u V DE u 4 9 10 4 = u－电泳速度(㎝/s) ／s）
4元 mu×9 ×104VDED一介质的介电常数介质粘度p（泊）nE电场强度（v/cm）静电系电势单位E(v/cm)1E（v/cm）=300v 故上式×9×104V【一电动电势（V）
◼ D—介质的介电常数 ◼ —介质粘度ρ（泊） ◼ E—电场强度（v/cm） 静电系电势单位E （ν/㎝） ◼ 1 E （ν/㎝）=300ν 故上式×9×104V ◼ ζ—电动电势（V）。 V DE u 4 9 10 4 =
这就是胶团稳定的原因③两个胶团的相互作用力与距离的关系：存在的力：范德华引力静电斥力DLVO理论:(a)(Derjagnn)(landon)同配x(Verwey)A件南(Overbeek)认为当双电层发一重叠时(b)图15-2相互作用势能与粒间距离关系（u）双电层重叠：（）势能变化曲线
◼ 这就是胶团稳定的原因。 ◼ ③ 两个胶团的相互作用力与距离的关系： ◼ 存在的力： 范德华引力 静电斥力 DLVO理论: (Derjagnn) (landon) (Verwey) (Overbeek) 认为当双电层发一重叠时
i产生静电斥力与X有关：用排斥势能E表示，E随X增大按指数关系减小。ii存在范德华引力X有关：用吸引势能E表示，E与F(a)X的二次方成反比。iii总势能：E=E,+Eah间距x当X=oa～oc间时，斥能占优势;家当X=ob时，Emax（斥能能峰）最大；当Xoc时,不能突破排图15-2相互作用势能与粒问距离关系斥能峰，不产生聚集。（a）双电层重登：（）势能变化曲线布朗动力不沉淀←一聚凝一布朗动力克服Emax←Fmax
◼ ⅰ产生静电斥力与X有关: 用排斥势能Er表示, Er随X 增大按指数关系减小。 ◼ ⅱ存在范德华引力X有关: 用吸引势能EA表示, EA与 X的二次方成反比。 ◼ ⅲ总势能：E=Er+EA 当X=oa～oc间时，斥能 占优势; 当X=ob时，Emax（斥能 能峰）最大; 当Xoc时,不能突破排 斥能峰,不产生聚集。 布朗动力↗ 沉淀←聚凝←布朗动力克服Emax ← Emax↘
DLVO理论与Schulze-Hardy(叔采-哈迪)理论是一致的。水化膜作用：某些亲水胶体表面的水化作用是阻止聚集的主要因素水是极性分子，颗粒表面的极性基团对水分子有强烈的吸附作用，使颗粒周围包裹一层水化膜水化膜阻碍胶粒相互靠近一→使范氏力不能造成颗粒聚集：某些亲水胶体的稳定主要是水化膜作用
◼ DLVO理论与Schulze-Hardy(叔采-哈迪) 理论是一致的。 ◼ ⅳ水化膜作用：某些亲水胶体表面的水 化作用是阻止聚集的主要因素。 ◼ 水是极性分子，颗粒表面的极性基团对 水分子有强烈的吸附作用，使颗粒周围 包裹一层水化膜。 ◼ 水化膜阻碍胶粒相互靠近→ 使范氏力不 能造成颗粒聚集：某些亲水胶体的稳定 主要是水化膜作用
硫酸铝（铝矾）在水中的化学反应：Al2(SO4)3:18H,O → AI3++0H-→许多种 氢氧化铝离子或氢氧化铝分子及水的配合物等。是一个复杂的过程。表 15-1铝离子水解平衡常数（25℃）平衡常数（1gK）反应式4.97A3* + H2O- [AI (OH)2) ++HA3+ +2HOr+ [Al (OH)]2+ +H* 9.3A3++3H2O-AI (OH)3 +3H15.0A3+ + 4H2O [Al (OH)4] + 4H*~23.02A3++2H2O[Al(OH)2]4+ +2H*7.73AP++4H2O-(Al (OH))3++4H13.94AI（OH)3（无定形）=A13++3OH 31.,2仅单核的平衡常数
◼ 二、 硫酸铝（铝矾）在水中的化学反应： ◼ Al2 (SO4 )3·18H2O → Al3++0H－→许多种 氢氧化 铝离子或氢氧化铝分子及水的配合物等。是一 个复杂的过程。 ◼ 仅单核的平衡常数