水污染控制工程 第8章污水的化学处理 内蒙古科技大学 环境工程教研室
水污染控制工程 第8章 污水的化学处理 内蒙古科技大学 环境工程教研室
目录 第一节化学混凝法 第二节中和法 第三节化学沉淀法 第四节氧化还原法
目录 第一节 化学混凝法 第二节 中和法 第三节 化学沉淀法 第四节 氧化还原法
第一节化学混凝法 混凝过程具有两个作用: ●第一个作用:使水中原有的离散微粒首先具有粘附在固体颗粒 上的性质 凝聚( coagulation) ●第二个作用:使这些具有粘附性的离散微粒能够粘结成絮 体 絮凝( flocculation) 混凝( coagulation- flocculation)
第一节 化学混凝法 混凝过程具有两个作用： ● 第一个作用：使水中原有的离散微粒首先具有粘附在固体颗粒 上的性质 ——凝聚（coagulation） ● 第二个作用：使这些具有粘附性的离散微粒能够粘结成絮 体 ——絮凝（flocculation） 混凝（coagulation-flocculation）
、混凝原理 1.、胶体的稳定性 ①水处理中常见胶体:粘土颗粒(对于d<4μm),大部分细菌 (02~80nm),病毒(10~300nm),蛋白质 ②稳定性:胶体颗粒在水中保持分散状态的性质。 ③胶体可分为憎水性胶体,亲水性胶体或介于两者之间。 ④对憎水性胶体,其稳定性可用双电层结构来说明。对于亲水性 胶体,其稳定性主要由于它所吸附的大量水分子所构成的水壳来说 明
一、混凝原理 1.、胶体的稳定性 ① 水处理中常见胶体：粘土颗粒（对于d<4μm），大部分细菌 （0.2~80nm），病毒（10~300nm），蛋白质。 ② 稳定性：胶体颗粒在水中保持分散状态的性质。 ③ 胶体可分为憎水性胶体，亲水性胶体或介于两者之间。 ④ 对憎水性胶体，其稳定性可用双电层结构来说明。对于亲水性 胶体，其稳定性主要由于它所吸附的大量水分子所构成的水壳来说 明
2.(憎水性)胶体的双电层结构及其稳定性 2.1.颗粒表面电荷的产生 水中胶体表面都带有电荷,在一般水质中,粘土、细菌、病毒 等都是带负电的胶体。而氢氧化铝或氢氧化铁等微晶体都是带 正电的胶体,其表面电荷的产生有如下四个机理: ①固相表面对水中某种离子的特异吸附 ②极难溶的离子型晶体与它溶解下来的离子产物之间有一平衡关 符号的电荷。铁、铝、氢、氧化物颗粒表面电荷叮以是依此机理产 生的。由于金属氧化物或氢氧化物的溶解沉淀反应与溶液pH值有 关,因此,这类颗粒的表面电荷和电势受pH控制;
2.（憎水性）胶体的双电层结构及其稳定性 2.1．颗粒表面电荷的产生 水中胶体表面都带有电荷，在一般水质中，粘土、细菌、病毒 等都是带负电的胶体。而氢氧化铝或氢氧化铁等微晶体都是带 正电的胶体，其表面电荷的产生有如下四个机理： ② 极难溶的离子型晶体与它溶解下来的离子产物之间有一平衡关 系，（这一平衡关系由溶度积来确定），这使得晶体表面有了一定 符号的电荷。铁、铝、氢、氧化物颗粒表面电荷可以是依此机理产 生的。由于金属氧化物或氢氧化物的溶解沉淀反应与溶液pH值有 关，因此，这类颗粒的表面电荷和电势受pH控制； ① 固相表面对水中某种离子的特异吸附；
③颗粒表面离子化能团的离解,特别是高分子有机物因其极性 能团的酸碱离解而使表面带上电荷;(受pH控制)(如蛋白质: COoH=R一NH2) ④某些离子型晶体(结晶物质)的 Schottky缺陷在晶体表面产生 过量的阳或阴离子,而在其表面呈带正电或负电。(粘土及其它铝 硅酸盐矿物晶体的表面电荷成因) 以上四个机理不是截然可分的,不同情况下由其中一个或几个机理 起作用
以上四个机理不是截然可分的，不同情况下由其中一个或几个机理 起作用。 ③ 颗粒表面离子化 能团的离解，特别是高分子有机物因其极性 能团的酸碱离解而使表面带上电荷；（受pH控制）（如蛋白质： COOH – R – NH2） ④ 某些离子型晶体（结晶物质）的Schottky缺陷在晶体表面产生 过量的阳或阴离子，而在其表面呈带正电或负电。（粘土及其它铝 硅酸盐矿物晶体的表面电荷成因）
=( 胶核荷电示意图 2.2.胶体的双电层结构
2.2．胶体的双电层结构 胶核荷电示意图
电位离子 滑动面 反离子 胶团边界 胶核 计图++ 吸附层 扩散层 胶粒 在电位 V电位
电位离子 反离子 扩散层 胶团边界 滑动面 胶粒 吸附层 胶核 ξ电位 Ψ电位
3胶体的脱稳及凝聚(混凝原理) 口压缩双电层作用:通过向水中投加电解质等混凝剂,消 除或降低胶粒的ξ地位,使颗粒碰撞聚结,失去稳定性 (凝聚) A2(SO4)3=2A3+3904 [Al(H,O)]+H,OS[AL (OH(H, O5+H,OT [Al(OH(H,O]+H,OS[AL (Od)2(H,O)4] +H,O AI(Oh(H,O*+h,Oe[AI(OH(HO)1+h, ON
3.胶体的脱稳及凝聚（混凝原理） 压缩双电层作用:通过向水中投加电解质等混凝剂，消 除或降低胶粒的ζ地位，使颗粒碰撞聚结，失去稳定性 （凝聚）。 + − = + 2 4 3 Al 2 (SO 4 ) 3 2Al 3SO + + + [Al(H O) ] + H O [AL OH)(H O) ] + H3 O 2 2 2 5 3 2 6 （ + + + [Al(OH)(H O) ] + H2 O [AL OH) 2 (H2 O)4] + H3 O 2 2 5 （ + + [Al(OH) 2 (H2 O) 4 ] + H2 O [Al(OH) 3 (H2 O) 3 ] +H3 O
」口吸附架桥作用:三价铝盐或铁盐以及其他高分子混凝剂 溶于水后,经水解和缩聚反应形成具有线性结构高分子 聚合物,当它一端吸附某一颗粒后,另一端又吸附另 颗粒,在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥,使颗粒逐 渐结大,形成肉眼可见的粗大絮凝体(絮凝) 口网捕作用:三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。这些 沉淀物在自身沉降过程中,能集卷、网捕水中的胶体等 颗粒,使胶体粘结
吸附架桥作用：三价铝盐或铁盐以及其他高分子混凝剂 溶于水后，经水解和缩聚反应形成具有线性结构高分子 聚合物，当它一端吸附某一颗粒后，另一端又吸附另一 颗粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐 渐结大，形成肉眼可见的粗大絮凝体（絮凝）。 网捕作用：三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。这些 沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等 颗粒，使胶体粘结