3水处理工程混凝
水质一(给水工程)名词解释
名词解释1.混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。
絮凝：脱稳胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体的过程。
凝聚：胶体脱稳并生成微小聚集体的过程。
混凝过程涉及：①水中胶体的性质；②混凝剂在水中的水解；③胶体与混凝剂的相互作用。
2.沉淀和澄清：通过重力作用，使水中的悬浮颗粒、絮凝体等物质被分离去除。
3.浮选：利用固体或液滴与它们在其中悬浮的液体之间的密度差，实现固-液或液-液分离的方法。
4.过滤：以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。
5膜分离：利用膜的孔径或半渗透性质实现物质的分离。
6吸附：通常在水处理中指固相材料浸在液相或气相中，液相或气相物质固着到固相表面的传质现象。
7离子交换：在分子结构上具有可交换的酸性或碱性基团的不容性颗粒物质，固着在这些基团上的正、负离子能和基团所接触的液体中的同符号离子交换为对物质的物理外观毫无明显的改变，也不引起变质或增溶作用的过程。
8中和：把水的pH 调整到接近中性或是调整到平衡pH 值的任何处理。
氧化与还原：改变某些金属或化合物的状态，使他们变成不溶解的或无毒的。
9胶体稳定性：胶体稳定性是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。
10助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂可称为助凝剂。
11异向絮凝：由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。
12同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成的流体运动引起的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝。
13自由沉淀：单个颗粒在无边际水体中沉淀，其下沉的过程颗粒互不干扰，且不受器皿壁的干扰，下沉过程中颗粒的大小、形状、密度保持不变，经过一段时间后，沉速也不变。
14拥挤沉淀：当水中含有的凝聚性颗粒或非凝聚性颗粒的浓度增加到一定值后，大量颗粒在有限水体中下沉时，被排斥的水便有一定的上升速度，使颗粒所受的摩擦阻力增加，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀。
15絮凝沉淀：在沉淀的过程，颗粒由于相互接触絮聚而改变大小、形状、密度，并且随着沉淀深度和时间的增长，沉速也越来越快，絮凝沉淀由凝聚性颗粒产生。
水处理实验报告-混凝实验
降低或降低不多，胶粒不能相互接触，通过高分子链状物吸附胶粒，一般形成絮凝体。消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫脱稳。脱稳后的胶粒，在一定的水利条件下，才能形成较大的絮凝体，俗称矾花，自投加混凝剂直至形成矾花的过程叫混凝。投加混凝剂的多少，直接影响混凝效果。水质是千变万化的，最佳的投药量各不相同，必须通过实验方可确定。
2.确定最佳PH值实验步骤
（1）用6只1000ml烧杯，分别取1000ml原水，将盛装有水样的烧杯置于搅拌机平台上。
（2）调节原水PH值，用移液管依次向1号2号3号装有原水的烧杯中，分别加入2.5ml,1.5ml,1.2ml的10% HCL、在向4号5号6号装有原水的烧杯中加入0.2 ml,0.7ml,1.2ml的10% NaOH,用玻璃棒快速搅拌均匀，依次用精密PH仪测各水样PH值，记录在表中。
（5）、启动搅拌机，快速搅拌一分半钟，转速为500r/min 1min，中速搅拌5min，转速约250r/min;慢速搅拌5min，转速约为100r/min。上述搅拌速度可进行适当调整；
（6）、关闭搅拌机，静置沉淀5min，用50mL注射管抽出烧杯中的上清液(共抽3次约100mL)放入200mL烧杯内，立即用浊度仪测定浊度(每杯水样测定2次)，并对测定结果进行纪录。
实验
名称
混凝实验
姓名
同组者
实验目的：
1、通过实验学会求一般天然水体最佳混凝条件（包括投药量、PH、水流速度梯度）的基本方法。
2、加深对混凝机理的理解。
实验原理：
混凝阶段所处理的对象主要是水中悬浮物和胶体杂质，是水处理工艺中十分重要的一个环节。水中较大颗粒悬浮物可在自身重力作用下沉降，而胶体颗粒不能靠自然沉降得以去除。胶体表面的电荷值常用电动电位ξ表示，又称为Zeta电位。一般天然水中的胶体颗粒的Zeta电位约在-30mV以上，投加混凝剂之后，只要该电位降到-15mV左右即可得到较好的混凝效果。相反，当电位降到零，往往不是最佳混凝状态。因为水中的胶体颗粒主要是带负电的粘土颗粒。胶体间存在着静电斥力，胶粒的布朗运动，胶粒表面的水化作用，使胶粒具有分散稳定性，三者中以静电斥力影响最大，若向水中投加混凝剂能提供大量的正离子，能加速胶体的凝结和沉降。水化膜中的水分子与胶粒有固定联系，具有弹性较高的粘度，把这些水分子排挤出去需克服特殊的阻力，这种阻力阻碍胶粒直接接触。有些水化膜的存在决定于双电层状态。若投加混凝结降低ζ电位，有可能是水化作用减弱，混凝剂水解后形成的高分子物质在胶粒与胶粒之间起着吸附架桥作用。即使ζ电位没有
混凝实验报告
混凝实验报告实验目的，通过混凝实验，研究混凝剂对水质的净化效果，探讨最佳混凝剂用量及混凝时间，为水处理工程提供科学依据。
实验原理，混凝是指在水中加入混凝剂后，使水中的悬浮物、胶体物质凝聚成较大的絮凝体，便于后续的沉降或过滤。
混凝剂一般为阳离子、阴离子或非离子高分子物质，其作用机理主要有吸附、中和、电中和和凝聚等。
实验材料与方法：材料，实验室自来水、混凝剂（聚合氯化铝）、搅拌器、玻璃容器、pH计、浊度计等。
方法：1. 取一定量自来水倒入玻璃容器中；2. 用搅拌器将水搅拌均匀；3. 用pH计检测水的初始pH值；4. 在搅拌的同时，向水中加入不同剂量的混凝剂；5. 混凝一定时间后停止搅拌，观察絮凝体的生成情况；6. 用浊度计检测水的浊度，记录下实验数据。
实验结果与分析：经过一系列实验，我们得出以下结论：1. 随着混凝剂用量的增加，水中絮凝体的生成量逐渐增加，浊度逐渐降低，水质得到了改善；2. 随着混凝时间的延长，絮凝体的大小逐渐增加，浊度进一步降低，但当混凝时间过长时，絮凝体又会发生分散，浊度会有所上升；3. 初始水质的pH值对混凝效果也有一定影响，一般情况下，pH值在6.5-7.5之间时，混凝效果较好。
结论：混凝实验结果表明，聚合氯化铝作为混凝剂，能够有效地改善水质，提高水的透明度，减少水中的悬浮物和胶体物质。
在实际应用中，应根据水质的不同情况，合理控制混凝剂的用量和混凝时间，以达到最佳的净化效果。
总结：通过本次混凝实验，我们对混凝剂的作用机理和影响因素有了更深入的了解，为今后的水处理工程提供了有益的参考。
同时，也为我们提供了实验操作的经验，为今后的科研工作打下了坚实的基础。
实验报告撰写人，XXX。
日期，XXXX年XX月XX日。
清华大学水处理工程讲义第二章 混凝第一、二节
第二章混凝第1节混凝的去除对象混凝可去除的颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物，是一种化学方法。
范围在：1nm~0.1μm（有时认为在1μm）混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。
水处理中主要杂质：粘土（50nm-4 μm）细菌（0.2μm-80μm）病毒（10nm-300nm）蛋白质（1nm-50nm）、腐殖酸1637年我国开始使用明矾净水1884年西方才开始使用混凝过程涉及到三个方面的问题：水中胶体的性质混凝剂在水中的水解与形态胶体与混凝剂的相互作用第2节胶体的性质一、胶体的稳定性1．动力学稳定性：布朗运动对抗重力。
2．聚集稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体）水化膜的阻碍（亲水性胶体）两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。
二、胶体的双电层结构动电位ζ电位：决定了胶体的聚集稳定性一般粘土ζ电位＝-15~-40mV细菌ζ电位＝-30~-70mV三、DLVO理论胶体的稳定性和凝聚可由两胶粒间的相互作用和距离来评价。
由下列两方面的力决定：静电斥力：E R－1/d2范德华引力：E A－1/d6（有些认为是1/d2或1/d3）由此可画出两者的综合作用图。
另一方面，胶体的布朗运动能量Eb＝1.5kTk：波兹曼常数，T：温度Eb<Emax（势垒）胶体距离x<oa, 凝聚（一次凝聚）x>oa，稳定（二次凝聚除外）以上称为DLVO理论。
只适用于憎水性胶体。
德加根（derjaguin）、兰道（Landon）(苏联，1938年独立提出〕伏维（Verwey）、奥贝克（Overbeek）（荷兰，1941年独立提出）胶体的凝聚：降低静电斥力――ζ电位↓――势垒↓――脱稳――凝聚办法：加入电解质，但只适用于憎水性胶体。
水质工程学——第3章 混凝
稳定性原因 双电层结构与电位
•Φ电位：胶核表面的点位，总电位。
扩散层
•电位：滑动面上的电位，动电位。
在数值上等于总电位中和
吸附层
胶 胶粒 核
胶
団
天然水中胶体杂质通常是负电胶 体，如粘土，细菌，病毒，藻类， 腐殖物等。 粘土电位＝-15~-40 mV 细菌电位＝-30~-70 mV 藻类电位＝-10~-15 mV
の
阳离子浓度 阴离子浓度
憎水胶体稳定性的原因：DLVO理论
胶体颗粒之间的相互作用：
排斥势能——静电斥力 排斥势能：ER－1/d2 吸引势能——范德华引力 吸引势能：EA－1/d6（或1/d2，1/d3） 胶体颗粒能否聚集取决于总势能
排 斥 势 能 ER
r
Er E Emax
r
(a)
0
a b
高分子投量过少，不足以形成吸附架桥 投加过多，会出现“胶体保护”现象。 •铝盐的多核水解产物： 长度不足，电性中和 •中性氢氧化铝聚合物： 架桥作用 •高分子物质： 吸附架桥 +（电中和）
线性、长度
弹性势能、电性 斥力、水化膜
架桥模型示意图
胶体保护示意图
3.网捕或卷扫 网捕或卷扫 机械作用
金属氢氧化物在形成过
天然水体一般pH=6.5-7.8 ，主要吸附 架桥和电性中和。
作业一
1.什么是胶体稳定性？水中胶体为什么
处于稳定状态（稳定状态的分类）？ 2.用DLVO理论解释胶体稳定性的原因 3.混凝机理有哪些？
3.2 混凝剂和助凝剂
一、混凝剂
混凝剂符合的要求
混凝效果好 对人体无危害
使用方便 货源充足，价格低廉
在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚集稳定 性对胶体稳定性的影响起关键作用。布朗运动既 是胶体稳定性原因，也是引起碰撞聚结的不稳定 因素。
水处理工程知识点总结
水处理工程知识点总结水处理工程知识点总结如下:1. 水的物理性质:水是由氢、氧、氮三种元素组成的无色、无味、无臭的流体。
水的质量直接影响着水的口感、气味和化学性质。
2. 水处理技术:水处理技术包括预处理、过滤、沉淀、吸附、还原等多种方法。
这些方法的目的是去除水中的杂质、污染物、细菌和病毒等有害物质,使水符合饮用、工业、农业等用水的标准。
3. 预处理技术:预处理技术包括混凝、絮凝、过滤、吸附等。
预处理的目的是去除水中的悬浮颗粒和较大的有机物污染物,降低后续处理的难度。
4. 过滤技术:过滤技术包括机械过滤、膜过滤等。
过滤技术的特点是去除率高、操作简单、可靠性好,但需要消耗大量的设备资源。
5. 沉淀技术:沉淀技术是通过重力作用将水中的颗粒悬浮物和溶解在水中的有机物沉淀下来。
沉淀技术的特点是去除有机物污染物效率高,操作简单,但需要较大的设备投资和运行成本。
6. 吸附技术:吸附技术是利用吸附剂将水中的污染物吸附在吸附剂上,达到去除污染物的目的。
吸附剂包括离子交换树脂、多孔吸附剂等。
7. 还原技术:还原技术是利用氧化剂将水中的污染物氧化还原为水分子或离子,达到去除污染物的目的。
常用的氧化剂包括臭氧、氯气等。
8. 水处理设备:水处理设备包括滤池、过滤器、沉淀池、活性炭、反渗透、离子交换剂等。
不同类型的设备具有不同的优缺点,需要根据具体的情况选择合适的设备。
9. 水处理工程的项目管理:水处理工程的项目管理包括项目规划、材料采购、设备调试、运行监测、事故处理等环节。
项目管理需要建立完善的制度和流程,确保工程的质量、安全和稳定性。
10. 水处理工程的安全和环保:水处理工程需要考虑的安全和环保内容包括环境污染、水电气等能源安全隐患、人因工程等方面。
在水处理工程的设计、施工和运行中,需要注意安全环保问题,尽可能减少对环境的影响。
sustech水处理工程混凝实验实验报告
1．了解混凝的现象及过程，观察矾花的形成； 2．了解混凝的净水作用及主要影响因素； 3．了解助凝剂对混凝效果的影响； 4．探求水样最佳混凝条件(包括投药种类、投药量、pH 值、水流速度梯度 等)。
实验原理：
天然水体中存在大量的胶体颗粒是水产生浑浊现象的原因之一，胶体的布朗 运动、胶体表面的水化作用以及胶体之间的静电斥力，其中胶体间的静电斥力起
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梅特勒 pH 计；温度计；哈希 2100 浊度仪； 1000ml 量筒 2 个；100ml 烧杯 6 个；10mL 移液管 2 个； 2mL 移液管 1 个；医用 50~100mL 注射器一个，取样用；洗耳球 1 个。 硅藻土，配制浊度在 100-200 度左右悬浊液开展混凝实验； 精制硫酸铝 Al2(SO4)3·18H2O 溶液， 10 g/L； 氯化铁 FeCl3·6H2O 溶液， 10 g/L； 聚合氯化铝[Al2(OH)mCl6-m]n 溶液（PAC）， 10 g/L； 聚丙烯酰胺 PAM 溶液， 1g/L (助凝剂)； HCl 溶液(化学纯) ：浓度 10%； NaOH 溶液(化学纯) ：浓度 10%。
实验一
原水浊度：原水温度：原水 PH 值：
编号
1
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5
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诲与同 中 校师在研组 校师在研织 校师在研实 生全校师在研
节奉 在研 究研
中 诲与共青 诲与统 诲与同 中 校师在研组 校师在研织 校师在研实 生全校师在研
式中 G 值可以直接由搅拌器显示板读出。粒径越大的矾花在水流的作用下抗 剪强度较低，因此随着实验过程中矾花不断长大，G 值应逐渐较小。
混凝剂的种类以及投加量的多少将直接影响混凝效果。处理不同水质，不同 种类的混凝剂的投加量也不同，需经过相关实验进行确定。
混凝实验
《水污染控制工程》（污水处理篇）实验实验二化学混凝一、实验目的影响混凝效果的因素有水温，pH值，混凝剂种类、加量以用搅拌速度和时间等。
由于上述诸因素的影响的错综复杂，且非拘一格，所以混凝过程的优化工艺条件通常要用混凝试验来确定。
衡量混凝主要指标是出水浊度和主要污染因子浓度。
实验方案技术及数据处理常用优选法和正交设计等数理统计法。
本实验的目的，在于使学生掌握进行混凝实验的基本技能（包括混凝剂品种的筛选，以及与待处理废水相适应的pH值和混凝剂加量的确定等），并对实验数据作正确的处理和分析。
二、实验原理化学混凝法通常用来除去废水中的胶体污染物和细微悬浮物。
所谓化学混凝，是指在废水中投加化学剂来破坏胶体及细微悬浮物颗粒在水中形成的稳定分散体系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体，然后再用重力沉降，过滤，气浮等方法予以分度的单元过程。
这一过程包括凝聚和絮聚两个步骤，二者统称为混凝。
具体地说，凝聚是指在化学药剂作用下使胶体和细微悬浮物脱稳，并在布朗运动作用下，聚集为微絮粒的过程，而絮凝则是指为絮粒在水流紊动作用下，成为絮凝体的过程。
根据混凝过程的GT值要求，在药剂与废水的混合阶段，对搅拌速度和搅拌时间的要求是高速短时；而在反应阶段则要求低速长时。
两个阶段的搅拌转速n(r，p，m）和搅拌时间T由GT=104-105通过计算确定。
一般水处理中，混合阶段的G值约为500-1000秒-1，混合时间为10-30秒，一般不超过2分钟，在反应阶段，G值约为10-100秒-1，停留时间一般为15-30分钟。
三、实验设备及仪器1、无极调速六联搅拌机一台；2、721型分光光度计；3、pH计或精密pH试纸；4、温度计；5、50mL注射器；6、秒表；7、量筒；8、1000 mL烧杯，250mL 烧杯；9、移液管；10、混凝剂：10g/L FeCl3，10g/L 聚合氯化铝；11、10%盐酸，10%氢氧化钠。
四、实验步骤（一）最佳投药量实验步骤1、测定原水温度、浊度及pH值。
污水混凝与絮凝处理工程技术规范
《污水混凝与絮凝处理工程技术规范》（征求意见稿)编制说明《污水混凝与絮凝处理工程技术规范》编制组二○○八年目次1 标准制定工作概述。
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2 1.1 制定本标准的必要性。
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21。
2 任务来源和工作过程。
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21。
3 法律和技术依据。
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21.4 编制原则。
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.. 32 混凝与絮凝技术在污水处理中的应用现状..。
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32。
1 混凝应用范围及适用条件..。
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3 2。
2 目前混凝应用的方法及类型。
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.. 42。
3 混凝设计应用中存在的问题。
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42.4 工程应用实例..。
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53 规范的主要内容说明.。
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73。
1 混凝剂、助凝剂选择原则。
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2 混凝剂的调制及投配..。
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7 3.3 混合反应设备的选择与设计.。
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8 3.4 絮凝反应设备的选择与设计.。
水处理工程习题集-水与废水物化处理的原理与工艺-水处理工程-10
《水处理工程》第一篇水和废水物化处理的原理与工艺习题集第二章混凝1. 何谓胶体稳定性？试用胶粒间相互作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。
2. 混凝过程中，压缩双电层何吸附－电中和作用有何区别？简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系。
3. 高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？4.为什么有时需要将PAM在碱化条件下水解成HPAM？PAM水解度是何涵义？一般要求水解度为多少？5.混凝控制指标有哪几种？为什么要重视混凝控制指标的研究？你认为合理的控制指标应如何确定？6.混合和絮凝反应同样都是解决搅拌问题，它们对搅拌有何不同？为什么？7.根据反应器原理，什么形式的絮凝池效果较好？折板絮凝池混凝效果为什么优于隔板絮凝池？8.采用机械絮凝池时，为什么要采用3～4档搅拌机且各档之间需用隔墙分开？9.试述给水混凝与生活污水及工业废水混凝各自的特点。
10.某粗制硫酸铝含Al2O315％、不溶解杂质30％，问：(1)商品里面Al2(SO4)3和溶解杂质各占的百分数；(2)如果水中加1克这种商品，计算在水中产生的Al(OH)3、不溶解杂质和溶解的杂质分别重多少？11.For a flow of 13500 m3/d containing 55mg/L of suspended solids, ferric sulfateis used as a coagulant at a dose of 50mg/L(a) Assuming that there is little alkalinity in the water, what is the dailylime dose?(b) If the sedimentation basin removes 90% of the solids entering it, whatis the daily solids production from the sedimentation basin?12.隔板絮凝池设计流量75000m3/d。
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一、混凝剂
– 要求：混凝效果好，对人类健康无害，价廉
易得，使用方便
水处理工程
水处理工程
– 1.硫酸铝 含有不同的结晶水，Al2(SO4)3· nH2O，其中n＝6 、10、14、16、18和27,常用的是18,比重1.61,外 观为白色，光泽结晶。 易溶于水，溶液呈酸性，室温时溶解度大致是 50%，pH值在2.5以下。废水中溶解度提高到90% 以上。 使用便利，混凝效果好，不会给处理后水质带来 不良影响。当水温低时硫酸铝水解困难，形成的 絮体松散。 投加方式：干式或湿式，湿式投加10%-20%浓度
x· Cl
自由反离子
扩散层
胶粒
胶团
水处理工程
三、DLVO理论
胶体的稳定性和凝聚可由两胶粒间的相互作用 和距离来评价。由下列两方面的力决定： 静电斥力：ER－1/x2 范德华引力：EA－1/x6（有些认为是1/x或1/x3 ） 由此可画出两者的综合作用图。 另一方面，胶体的布朗运动能量Eb＝1.5kT k：波兹曼常数，T：温度 Eb<Emax（势垒） 胶体距离x<oa, 凝聚（一次凝聚） x>oa， 稳定 以上称为DLVO理论。只适用于憎水性胶体。 德加根（derjaguin）、兰道（Landon）(苏联 ，1938年独立提出〕 伏维（Verwey）、奥贝克（Overbeek）（荷兰 ，1941年独立提出）
病毒（10nm-300nm）
蛋白质（1nm-50nm）、腐殖酸 1637年 我国开始使用明矾净水
1884年 西方才开始使用
混凝过程涉及到三个方面的问题：水中胶体的性质 混凝剂在水中的水解与形态
胶体与混凝剂的相互作用
水处理工程
第2节 胶体的特性与结构
废水是以水为分散介质的分散体系。根据分散相的粒 度不同，废水可分三类： – 粒度0.1～1nm称为真溶液 – 粒度在1～100nm间的称为胶体溶液
水处理工程
二、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 异号电荷的部分有强烈的吸附作用，异号胶粒间相互吸引 达到电中和而凝聚； 大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，ξ电位降低，吸 引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。
在水处理中，一般均投加高价电解质或聚合离子。
再稳现象：过多投加多核络合离子，胶核的强烈吸附 作用，使胶体重新带电（电荷异号），而出现的再稳现象。
向溶液中投加电解质，溶液中离子浓度增加，扩散层的厚度 将从图上的oa减小到ob。 加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力将部分反 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，ξ电位相应降低，胶粒间的相互排 斥力也减少 由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力 变大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力 为主，颗粒就能相互凝聚。
胶团边界 胶粒
吸附层 扩散层
A B
ξ电位
C 阳离子浓度 阴离子浓度
动电位电位：决定了胶体的 聚集稳 定性 一般粘土电位: -15~-40mV 细菌电位: -30~-70mV
φ电位
水处理工程
电位离子
反离子
斥 力
滑动面
合力
胶团边界 胶粒 吸附层 扩散层
胶粒 间距
A B
ξ电位
C 阳离子浓度 阴离子浓度
素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH值、 碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等。 双电层压缩机理 吸附电中和机理 吸附架桥机理 沉淀物网捕机理
反 离 子 浓 度
水处理工程
溶液中离子浓度高
一、压缩双电层机理
1、憎水性胶体
溶液中离子浓度低
当两个胶粒相互接近以至双电层发生重叠时，就产生静电斥 力。
水处理工程
第3节 胶体的脱稳与凝聚
混凝原理：
根据胶体的特性，在水处理中，采取措施破坏胶体的稳定性。 采用的方法： 投加电解质 投加电荷不同或水化作用不同的胶体或产生此类胶体的电解 质 投加高分子物质 接触凝聚 上述投加的物质统称——混凝剂
水处理工程
化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因
– pH值范围较窄，软水5.7-6.6;中等硬水6.6-7.2;硬度较高 的水7.2-7.8
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三、吸附架桥机理
吸附架桥作用是指链状高分子聚合物在静电引力、 范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细 微悬浮物等发生吸附桥连的现象。
水处理工程 第三节 三、吸附架桥机理
胶体再稳现象： （1）高分子聚合物浓度较高时，对胶粒的包裹，产 生“胶体保护”作用。 （2）胶粒较少时，高分子聚合物的缠绕作用； （3）长时间的剧烈搅拌。
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第三章 混凝
Coagulation and Flocculation ◆胶体的特性与结构 ◆胶体的脱稳与凝聚 ◆混凝剂与助凝剂 ◆影响混凝效果的因素 ◆混凝设备
水处理工程 第1节 混凝的去除对象
混凝—就是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中 的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离去除的过 程。 凝聚和絮凝
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第3节 胶体的脱稳与凝聚
胶体保持稳定原因：
动力学稳定性：布朗运动对抗重力。 聚集稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体） 水化膜的阻碍（亲水性胶体） 两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。
脱稳—胶粒因ζ电位降低或消除，从而失去稳
定性的过程。脱稳胶粒相互聚合为较大颗粒的 过程称为凝聚。未经脱稳的胶体也可形成大的 颗粒，这种现象称为絮凝。 混凝机理：压缩双电层、吸附电中和、吸附架 桥、沉淀物网捕四种。
其涵义存在着四种不同用法：
１.两者当作同义语，不加区别，可以互相通用。（胶体化学中应用） ２．凝聚之胶体的脱稳阶段，絮凝指胶体脱稳后结成大颗粒絮体的阶 段．（水处理工程） ３．凝聚指压缩双电层所产生的脱稳过程，絮凝指由于胶体颗粒被吸附 在长链状的有机高分子上面所引起的脱稳作用（即架桥作用）．（LaMer 1964)
绒体碎片
反应6：聚合物的二次吸附
绒体碎片
再稳绒体的碎片
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四、沉淀物网捕机理
当采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作 凝聚剂时，当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧 化物（Al(OH)3,Fe(OH)3)或带金属碳酸盐(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。 水中胶粒本身可作为这些沉淀所形成的核心时， 凝聚剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比， 即胶粒越多，金属凝聚剂投加量越少。
４．凝聚指胶体脱稳及形成絮体的整个过程，絮凝仅指结成絮体这一阶 段．（Ｗeber在‘水质控制污物理化学方法’一书中提出．
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混凝可去除的颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物，是一种化学方法。 范围在：1nm~0.1m（有时认为在1m）
混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。
水处理中主要杂质：粘土（50nm-4 m） 细菌（0.2m-80m）
J PK dN 4KT 2 k P N 2 N dt 3
N-时间t时悬浮液的颗粒总浓度，粒子数/毫升； η—碰撞效率系数，为有效碰撞次数与总碰撞次数的比值； K-Boltzmann常数； T-绝对温度； μ-液体粘度
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d1 u u u dy u d1 d2 dx u+du u+du dy
ln
N 4 Gt N0
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由上式：同向絮凝的速度与颗粒浓度、速度梯度和胶粒 的体积比成一次关系。
将同向絮凝速率表达式与异向 絮凝表达式相除：
J OK Gd 3 J PK 2KT
•胶粒的碰撞是以异向絮凝为主还是以同向絮凝为主， 主要取决于胶粒粒径和速度梯度，但粒径的影响要大得 多。
自然沉降速度0.154×10-6mm/s,沉降1米距离需要200年
– 粒度大于100nm的称为悬浮液。 – 粒度在100μm以上的悬浮液可采用沉淀或过滤处理，
粒度在1～100μm间的部分悬浮液和胶体溶液可采用 混凝处理。
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一、胶体的特性
– 光学性质
高度的分散性和多相不均匀性特征——丁达尔效应。 布郎运动—线度小于4×10-6m的粒子在分散介质中呈现不停息的、 无规则的热运动状态 既是不能自由沉淀原因，也是可能碰撞结成较大粒子沉淀的原因 比表面积大，强烈的吸附能力和水化作用
– 动力学性质
– 表面性能
– 动电现象
在外加电位差的作用下而引起的胶体溶液系统内固相与液相间产 生的相对位移； 电泳—在外加电场作用下，胶体微粒能向一个电极方向移动的现 象；电渗—液体在电场中透过多孔性固体现象 胶体微粒可能带负电也可能带正电，产生排斥力，不能聚合的原 因。天然水体中胶体多带负电。
•就整个混凝过程而言，微小颗粒一般总是先进行异向 絮凝（混合阶段），待粒径增大后，随即进行同向絮凝 （反应阶段）。
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第4节混凝剂与助凝剂
区别凝聚、絮凝和混凝
– 凝聚—胶体被压缩双电层而脱稳的过程； – 絮凝—胶体由于高分子聚合物的吸附架桥作
用聚结成大颗粒絮体的过程； – 混凝—包括凝聚与絮凝两种过程
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电位离子
二、胶体的结构
– 胶体的双电层理论：
反离子
滑动面
在粒子的中心是胶核，它由数百乃至 数千个分散相固体物质分子组成。胶 核表面吸附了某种离子而带有电荷。 由于静电吸引力的作用，势必吸引溶 液中的异号离子（反离子）到微粒周 围—反离子层。 电位离子层与反离子层组成了胶体粒 子的双电层结构 胶核与溶液主体间由于表面电荷的存 在所产生的电位称为φ电位，而胶粒 与溶液主体间由于胶粒剩余电荷的存 在所产生的电位称为ζ电位。 ζ电位可 通过电泳或电渗测出，在水处理中有 重要意义。