物理化学处理优秀课件
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烧结过程物理化学反应课件PPT
平衡水分：
当一种物料与一定温度及湿度的空气接触时，物料势必会放出 或吸收一定量的水分，物料的含水量会趋于一定值。此时，物 料的含水量称为该空气状态下的平衡水分。
平衡水分代表物料在一定空气状态下的干燥极限，即用热空气 干燥法，平衡水分是不能去除的
2021/3/10
6
5.1 水分在烧结过程中的行为与作用
2021/3/10
9
5.1 水分在烧结过程中的行为与作用
（五）水分的冷凝
烧结过程水汽的冷凝现象 由于废气一步降低，致使其水蒸气分压(Pg)大于物料表面上的饱和蒸汽 压（Ps）废气中的水汽再次返回到物料中，即在物料表面冷凝下来，导 致烧结料层中部分物料超过原始水分，而形成所谓“过湿带”。
烧结废气的露点约60℃左右。
物
的 矿 化
KHCa总 O C Ca a游 总 O O Ca残 O 10 %0
与烧结温度，石灰石和矿石粒度，碱 度或矿石与熔剂的比例等有关
2021/3/10
15
5.2 烧结过程中固体物料的分解
（三）氧化物的分解
2M2O (s)2M (s)O2 H 0
K P p
O2(M2O)
当Po2＞P'o2 ΔG＜0，氧化物分解； 当Po2＜P'o2 ΔG＞0，氧化物生成； 当Po2=P'o2 ΔG=0， 体系趋于平衡；
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5.3 烧结过程中氧化物的还原及氧化
（一）铁氧化物的还原
（1）标准状态下还原反应的热力学条件
MO+N=M+NO
利用氧势图进行分析，凡位于下图 下面的元素，都能够还原在它上面 的一些元素的氧化物。
在氧势图上CO的生成自由能曲线与众不同的走向，
物理化学处理PPT课件
③孔口直径约为9~12 mm，设于支管两侧，与垂线呈 45O角向下交错排列。
④干管横截面与支管总横截面之比应大于1.75~2.0。当 干管直径于300mm时，干管顶部也应开孔布水，并 在孔口上方设置挡板。
⑤孔口总面积与滤池面积之比称为开孔比，其值可按下
式计算：
f 100% Q / v 1 100% q 100%
生水头损失的主要部分。
d80——通过滤料重量80％的筛孔孔径(mm) 反映粗颗粒尺寸 不均匀系数K80——表示粗细颗粒差别的大小或不均匀程度。 （通常要求K80 ＜2.0）
砂粒级配对滤池的运行的影响 ：
砂样颗粒大小K80越大，则大小颗粒差别越大， 颗粒越不均匀。这对过滤和反冲洗都会产生不利 影响，因为K80较大时，大小颗粒掺杂的结果，过 滤时会降低滤料层的孔隙率，影响滤层的含污能 力以及增加过滤时的阻力，反冲洗满足细颗粒膨 胀要求，粗颗粒将得不到很好清洗；若为满足粗 颗粒膨胀要求，则细颗粒可能被冲出池外。
F
Q / q 1000
1000v
大阻力配水系统构造尺寸计算的依据
f
o
2
f
na
2
0.29
式中：ω0 —干管截面积，m2 ωa —支管截面积，m2 f—配水系统孔口总面积，m2
上式说明：①大阻力配水系统配水的均匀性只与干管 截面积、支管截面积、支管个数、孔口总面积等有关， 而与其它因素无关。②当将对冲洗效果产生影响。
滤料组成 不均匀系数
K80 <2.0 <2.0
<2.0
<1.7
<1.5
<1.7
厚度 （mm）
700 300~400
400 450 230 70
物理化学整理PPT0-25393页PPT
pVZnRT pVmZRT
(1) Z的意义：压缩因子。Z与1的差值 代表气体对理想气体的偏差 程度，理想气体的Z＝1。
pVZnRT pVmZRT
(2) 如何求Z：Z不是特性参数，随气体状态而改变 Z = f(T, p)
Z pVm 代入对比参数 ( pcpr)(VcVr)
RT
R(TcTr )
启示：f (pr, Vr, Tr)=0。即不同气体如果它们具有相同的pr 和Tr，则Vr必相同。称它们处在相同对比状态。
2. 对比状态原理： 处在相同对比状态的各种气体(乃至 液体)，具有相近的物性(如摩尔热容、 膨胀系数、压缩系数、黏度等)。
三、用压缩因子图计算实际气体 (Calculation of real gases with compression factor figure)
2. 分压定律： 对理想气体混合物
pBpBx nVR xB T(nB V )xR TnB V RT
∴ 在理想气体混合物中，任意组 分气体的分压等于同温下该气体 在容器中单独存在时的压力
§1－2 实际气体 (Real gas)
一、实际气体状态方程 (Equation of state for real gas)
z
xy xz zxxy
大纲（一） 气体的PVT关系
• 1、理想气体状态方程 • 2、理想气体混合物 • 3、气体的液化及临界参数 • 4、真实气体状态方程 • 5、对应状态原理及普遍化压缩因子图
大纲 考试要求
（一） 气体的PVT关系 • 掌握理想气体状态方程和混合气体的性质
pcVc RTc
prVr Tr
Zc
prVr Tr
∴ Zf(Zc,pr,Tr)
Zc: Critical compression factor
(1) Z的意义：压缩因子。Z与1的差值 代表气体对理想气体的偏差 程度，理想气体的Z＝1。
pVZnRT pVmZRT
(2) 如何求Z：Z不是特性参数，随气体状态而改变 Z = f(T, p)
Z pVm 代入对比参数 ( pcpr)(VcVr)
RT
R(TcTr )
启示：f (pr, Vr, Tr)=0。即不同气体如果它们具有相同的pr 和Tr，则Vr必相同。称它们处在相同对比状态。
2. 对比状态原理： 处在相同对比状态的各种气体(乃至 液体)，具有相近的物性(如摩尔热容、 膨胀系数、压缩系数、黏度等)。
三、用压缩因子图计算实际气体 (Calculation of real gases with compression factor figure)
2. 分压定律： 对理想气体混合物
pBpBx nVR xB T(nB V )xR TnB V RT
∴ 在理想气体混合物中，任意组 分气体的分压等于同温下该气体 在容器中单独存在时的压力
§1－2 实际气体 (Real gas)
一、实际气体状态方程 (Equation of state for real gas)
z
xy xz zxxy
大纲（一） 气体的PVT关系
• 1、理想气体状态方程 • 2、理想气体混合物 • 3、气体的液化及临界参数 • 4、真实气体状态方程 • 5、对应状态原理及普遍化压缩因子图
大纲 考试要求
（一） 气体的PVT关系 • 掌握理想气体状态方程和混合气体的性质
pcVc RTc
prVr Tr
Zc
prVr Tr
∴ Zf(Zc,pr,Tr)
Zc: Critical compression factor
物理化学ppt课件
态函数就有单一定值，状态不变它不变)。
状态改变了，不一定所有性质都改变，但性质改 变了，状态一定改变。
例：理气的等温过程：（P1，V1）→（P2，V2） 状态改变了，T不变
3 状态改变时，状态函数的变化量只与变化的始末 态有关，而与变化的途径无关。
14
状态函数在数学上具有全微分的性质。
若x为状态函数，系统从状态A变化至状态B：
经验定律特征： 1. 是人类的经验总结，其正确性由无数次实验事实
所证实； 2. 它不能从逻辑上或其他理论方法来加以证明（不
同于定理）。
4
4．热力学研究方法
严格的数理逻辑的推理方法，即演绎法 (1) 广泛性：只需知道体系的起始状态、最 终状态，过程进行的外界条件，就可进行相 应计算；而无需知道反应物质的结构、过程 进行的机理，所以能简易方便地得到广泛应 用。
Ⅱ AⅠB
有： xⅠ xⅡ xⅢ xB xA
xA Ⅲ xB
dx 0
AB A
微小变化
若如x，理y想，气z皆体为：状V态函nR数T，且即z：=Vf(x,fy)(，p,T则) ：
p
15
16字口诀： 异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。
☻单值、连续、可微的函数――具全微分性质
z z( x, y )
1.2 热和功
热（heat）
体系与环境之间因温差而传递的能量称为热， 用符号Q 表示。
功（work）
体系与环境之间传递的除热以外的其它能量都 称为功，用符号W表示。功可分为体积功W和 非体积功W’两大类。
符号规定： 系统吸热，Q>0；系统放热，Q<0 。 系统得功，W>0；系统做功，W<0。
23
热和功的特点：
状态改变了，不一定所有性质都改变，但性质改 变了，状态一定改变。
例：理气的等温过程：（P1，V1）→（P2，V2） 状态改变了，T不变
3 状态改变时，状态函数的变化量只与变化的始末 态有关，而与变化的途径无关。
14
状态函数在数学上具有全微分的性质。
若x为状态函数，系统从状态A变化至状态B：
经验定律特征： 1. 是人类的经验总结，其正确性由无数次实验事实
所证实； 2. 它不能从逻辑上或其他理论方法来加以证明（不
同于定理）。
4
4．热力学研究方法
严格的数理逻辑的推理方法，即演绎法 (1) 广泛性：只需知道体系的起始状态、最 终状态，过程进行的外界条件，就可进行相 应计算；而无需知道反应物质的结构、过程 进行的机理，所以能简易方便地得到广泛应 用。
Ⅱ AⅠB
有： xⅠ xⅡ xⅢ xB xA
xA Ⅲ xB
dx 0
AB A
微小变化
若如x，理y想，气z皆体为：状V态函nR数T，且即z：=Vf(x,fy)(，p,T则) ：
p
15
16字口诀： 异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。
☻单值、连续、可微的函数――具全微分性质
z z( x, y )
1.2 热和功
热（heat）
体系与环境之间因温差而传递的能量称为热， 用符号Q 表示。
功（work）
体系与环境之间传递的除热以外的其它能量都 称为功，用符号W表示。功可分为体积功W和 非体积功W’两大类。
符号规定： 系统吸热，Q>0；系统放热，Q<0 。 系统得功，W>0；系统做功，W<0。
23
热和功的特点：
物理化学幻灯片PPT课件
大体而言，物理化学为化学诸分支中，最讲求数值精确和 理论解释的学科。
.
2
物理化学的形成
物质的化学运动形式和物理运动形式是相互联系的。早期的物理学家和化学家并没有 十分明确的分工。化学家波义耳在物理学上曾做出十分重要的贡献；而物理学家牛顿 在化学上虽然没有取得什么成就，但却全盘接受了波义耳的化学思想，他用在炼金术 和化学上的时间比用在物理学上的时间还多。既是物理学家又是化学家的罗蒙诺索夫 就曾使用过“物理化学”这一术语，还提出了这门学科的性质和研究范围。
1887年，阿累尼乌斯提出电解质稀溶液的电离理论
.
24
关于电化学
一个伽凡尼电池， 两个电极用盐桥连 接以传递离子。外 电路中产生电流。
.
25
科学家的故事
1800年，伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸 片叠成电堆产生了电流，这个装置后来称为伏打电堆 ，他还把锌片和铜片放在盛有盐水或稀酸的杯中，放 多这样的小杯子中联起来，组成电池。他指出这种电 池“具有取之不尽，用之不完的电”，“不预先充电 也能给出电击”。
物理化学
PHYSICAL CHEMISTRY
胡泽伟 杨 靓
.1Leabharlann 物理化学是什么？物理化学是一门从物理学角度分析物质体系化学行为的原 理、规律和方法的学科，是近代化学的原理根基。
物理化学家关注于分子如何形成结构、动态变化、分子光 谱原理、平衡态等根本问题，涉及的物理学有静力学、动 力学、量子力学、统计力学等。
初步发现
1748年法国人诺勒发现渗透现象 1827年法国人杜特罗夏定量测定了渗透压
1877年德国浦菲弗发现 PV = KT（K 为常数）
进一步发展
1886年范霍夫建立起稀溶液理论
揭示出拉乌尔公式中常数的热力学意义
.
2
物理化学的形成
物质的化学运动形式和物理运动形式是相互联系的。早期的物理学家和化学家并没有 十分明确的分工。化学家波义耳在物理学上曾做出十分重要的贡献；而物理学家牛顿 在化学上虽然没有取得什么成就，但却全盘接受了波义耳的化学思想，他用在炼金术 和化学上的时间比用在物理学上的时间还多。既是物理学家又是化学家的罗蒙诺索夫 就曾使用过“物理化学”这一术语，还提出了这门学科的性质和研究范围。
1887年，阿累尼乌斯提出电解质稀溶液的电离理论
.
24
关于电化学
一个伽凡尼电池， 两个电极用盐桥连 接以传递离子。外 电路中产生电流。
.
25
科学家的故事
1800年，伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸 片叠成电堆产生了电流，这个装置后来称为伏打电堆 ，他还把锌片和铜片放在盛有盐水或稀酸的杯中，放 多这样的小杯子中联起来，组成电池。他指出这种电 池“具有取之不尽，用之不完的电”，“不预先充电 也能给出电击”。
物理化学
PHYSICAL CHEMISTRY
胡泽伟 杨 靓
.1Leabharlann 物理化学是什么？物理化学是一门从物理学角度分析物质体系化学行为的原 理、规律和方法的学科，是近代化学的原理根基。
物理化学家关注于分子如何形成结构、动态变化、分子光 谱原理、平衡态等根本问题，涉及的物理学有静力学、动 力学、量子力学、统计力学等。
初步发现
1748年法国人诺勒发现渗透现象 1827年法国人杜特罗夏定量测定了渗透压
1877年德国浦菲弗发现 PV = KT（K 为常数）
进一步发展
1886年范霍夫建立起稀溶液理论
揭示出拉乌尔公式中常数的热力学意义
(推荐)《物理化学课件》PPT课件
23
p 1 C1 p
V p*p VmC VmC p*
V—T、p下质量为m的吸附剂吸附达平衡时吸附气体的体积； Vm—T、p下质量为m的吸附剂盖满一层时吸附气体的体积； p*—被吸附气体在温度T时成为液体的饱和蒸气压； C—与吸附第一层气体的吸附热及该气体的液化热有关的常数。
BET公式的重要应用是测定和计算固体吸附剂的比表面积。
lnn1 n2
L RV T(0)(h2h1)g
式中，n1和n2分别是高度为h1和h2处粒子的浓度，ρ和ρ0 分别是分散相和分散介质的密度，V是单个粒子的体积， g是重力加速度。
41
如果分散粒子比较大，布朗运动不足以克服沉降作用时， 粒子就会以一定速度沉降到容器的底部。
f1 43r3(0)g
半径为r，速率为u的球体在粘度系数为η的介质中运动时所 受阻力为
（1）电动现象
在外电场作用下，分散相与分散介质发生相对移动的现象， 称为溶胶的电动现象。
电泳：在电场作用下，固体的分散相粒子在液体介质中作 定向移动。
电渗：在电场作用下，固体的分散相粒子不动，而液体介
质发生定向移动。
43
44
（2）溶胶粒子带电的原因 1.吸附 如果溶液中有少量电解质，那么溶胶粒子就会吸附离子。
K b*
RT
此式表明，吸附量为一恒定值，不再随浓度而变化，吸附 已经达到饱和状态。
1 A
L
31
（4）表面膜 溶液表面正吸附现象不只可以在气-液界面上发生，它可以 在任意两相界面，如气-固、液-液、液-固界面上均可以发 生上述表面活性剂分子的相对浓集和定向排列，其亲水的 极性基朝向极性较大的一相，而憎水的非极性基朝向极性 较小的一相。利用这一特性，可以制备各种具有特殊功用 的表面膜。
p 1 C1 p
V p*p VmC VmC p*
V—T、p下质量为m的吸附剂吸附达平衡时吸附气体的体积； Vm—T、p下质量为m的吸附剂盖满一层时吸附气体的体积； p*—被吸附气体在温度T时成为液体的饱和蒸气压； C—与吸附第一层气体的吸附热及该气体的液化热有关的常数。
BET公式的重要应用是测定和计算固体吸附剂的比表面积。
lnn1 n2
L RV T(0)(h2h1)g
式中，n1和n2分别是高度为h1和h2处粒子的浓度，ρ和ρ0 分别是分散相和分散介质的密度，V是单个粒子的体积， g是重力加速度。
41
如果分散粒子比较大，布朗运动不足以克服沉降作用时， 粒子就会以一定速度沉降到容器的底部。
f1 43r3(0)g
半径为r，速率为u的球体在粘度系数为η的介质中运动时所 受阻力为
（1）电动现象
在外电场作用下，分散相与分散介质发生相对移动的现象， 称为溶胶的电动现象。
电泳：在电场作用下，固体的分散相粒子在液体介质中作 定向移动。
电渗：在电场作用下，固体的分散相粒子不动，而液体介
质发生定向移动。
43
44
（2）溶胶粒子带电的原因 1.吸附 如果溶液中有少量电解质，那么溶胶粒子就会吸附离子。
K b*
RT
此式表明，吸附量为一恒定值，不再随浓度而变化，吸附 已经达到饱和状态。
1 A
L
31
（4）表面膜 溶液表面正吸附现象不只可以在气-液界面上发生，它可以 在任意两相界面，如气-固、液-液、液-固界面上均可以发 生上述表面活性剂分子的相对浓集和定向排列，其亲水的 极性基朝向极性较大的一相，而憎水的非极性基朝向极性 较小的一相。利用这一特性，可以制备各种具有特殊功用 的表面膜。
中科大物理化学优质ppt课件下载
五、涉及相关研究领域的一些较有影响的机构 理论化学（量子化学）：吉林大学（唐敖
庆）；北京大学（徐光宪）；北师大、上 海冶金所、复旦大学等。
反应动力学：中科院化学所（朱起鹤）、 大连化物所（何国钟）等。
电化学：武汉大学（查全性），厦门大学 （田昭武），南京大学（高鸿），北京大 学（高小霞）等。
本课程主要应用了热力学方法和统计力 学方法，至于量子力学方法，主要在物 质结构部分（本课程不包括）涉及。
八、课程的基本内容
物理化学的内容非常广泛,有些分支实际上已 发展成为独立的学科。例如：化学热力学、 反应动力学、胶体化学、表面化学、电化学 等等。本课程只把它们作为某些章节进行初 步介绍。
• 当新的事实与原先旧有的理论发生矛盾， 即不能为旧理论所解释时，就必须修正 旧理论，甚至抛弃旧理论而重新建立新 理论。如此，人们对客观世界的认识又 深了一步。
• 例如：从牛顿力学 量子力学，即宏 观到微观的发展。
3. 充分重视实验事实
在物理化学研究中，由于其研究 对象的特殊性（化学现象），所 以应当充分重视实验事实的重要 性。
这就需要人们根据物质结构的知识，在 合成所需性能的新材料方面提供方向和 线索；
要了解化学热力学和动力学的本质问题， 必须了解物质的内部结构，这些问题的 研究是物理化学的另一分支— 物质结构。
• 以上这些问题的研究和解决，是实现化学、 化工新工艺的理论基础；物理化学的研究 成果，对现代基本化学工业的整个生产过 程的建立，起到重要的作用。
理论化学、结构化学实验室（量子化学） 低维化学物理（表面与催化实验室） 胶体电化学实验室
七、物理化学的研究方法
1.一般实验科学研究的方法 首先观察现象，或在一定条件下重现
自然现象 — 实验，从大量的实际、 实验事实，总结出它的规律性，再以 一定的形式表达出来 — 定律。
工业废水处理知识PPT演示课件
航天推进剂使用《航天推进剂水污染物排放标准》 GB14374-93
磷肥工业《磷肥工业水污染物排放标准》GB15580-95
烧碱、聚氯乙烯工业《烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标 准》GB15581-95
2024/3/9
18
污染物其性质与控制方式分为：
第一类污染物：指总汞、烷基汞、总镉、总铬、六 价铬、总砷、总铅、总镍、苯并（）芘、总铍、总银、 总 放射性和放射性等毒性大、影响长远的有毒物质。
1073 （61.1%）684 （38.9%） 806 （53.8%）693 （46.2%）
1999 1389 692 （49.8%）697 （50.2%）
2000 1445 704.5 （48.8%）740.5（51.2%）
工业3/9
11
我国在60年代开始污染治理，到90年代已经修 建了3万多套工业废水处理设施。但未能充分发 挥效益。原因：
（1）技术：由于设计和技术原因，导致处理效 率低下，也缺少工业废水处理设计规范、严格的 设计审核制度和资格审查制度，运行和维修存在 困难。
（2）管理：主管部门对工业废水处理设施缺乏 了解：企业废水处理设施未纳入企业管理计划； 基层环保人员业务能力和管理水平上层次低。
2024/3/9
12
（3）设备方面：环保设备厂技术 弱，材料质量不过关，售后服务 差，一旦设备损坏就放置。
2024/3/9
4
另外还可以根据处理难易 程度和危害性分：
（1）易处理危害性小的废水 （2）易生物降解无明显毒性的废
水 （3）难生物降解又有毒性的废水。
2024/3/9
5
（二）工业废水造成环境污染的种类： 含无毒物质的有机废水和无机废水的污染； 含有毒物质的有机废水和无机废水的污染； 含有大量不溶性悬浮物废水的污染； 含油废水产生的污染； 含高浊度和高色度废水产生的污染； 酸性和碱性废水产生的污染； 含有多种污染物质废水产生的污染； 含有氮、磷等工业废水产生的污染。
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能
EA
图 44--22 相互作用势能与颗粒距离关系
（a)双电层重叠； (b)势能变化曲线
胶体的布朗运动能量大于排斥能峰时，胶体颗粒 能发生凝聚。
以上理论称为DLVO理论。 只适用于憎水性胶体，由德加根（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）。
4、 硫酸铝的混凝机理
不同pH条件下，铝盐可能产生的混凝机理不同。何种作 用机理为主，决定于铝盐的投加量、pH、温度等。
实际上，几种可能同时存在。
pH＜3 简单的水合铝离子起压缩双电层作用；
pH＝4-5 多核羟基络合物起吸附电性中和；
pH=6.5-7.5 氢氧化铝起吸附架桥；
如果分子量不同的两种高分子物质同时投入水中，分子 量大者优先被胶粒吸附；如果先让分子量较低者吸附然后再 投入分子量高的物质，会发现分子量高者将慢慢置换分于量 低的物质。在给水处理中，因天然水的pH值通常总是大于3， 故压缩双电层作用甚微。
5、影响水混凝的主要因素
影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括： ①原水性质，包括水温、水化学特性、杂质
性质和浓度等； ②投加的凝聚剂种类与数量； ③使用的絮凝设备及其相关水力参数。
（1） 水温影响
水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、 松散，凝聚效果较差。其原因有： ①无机盐水解吸热； ②温度降低，粘度升高――布朗运动减弱； ③水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚； ④水温与水的pH值有关。
（一） 水中胶体的稳定性
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。
❖胶体稳定性分“动力学稳定性”和“聚集稳定”两 种。
❖动力学稳定性：无规则的布朗运动强，对抗重力影 响的能力强。
❖聚集稳定性包括：①胶体带电相斥（憎水性胶体）； ②水化膜的阻碍（亲水性胶体）
❖ 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。
（2）吸附－电性中和 Adsorption-charge neutralization 这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面
直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶 粒等，来降低电位。其特点是：当药剂投加量过多 时，电位可反号。
2．吸附架桥 Polymer bridge formation 吸附架桥作用是指高分子物质和胶粒，以及胶粒与 胶粒之间的架桥。
（二 混凝机理
1．电性中和作用机理
（1）压缩双电层
加入电解质，形成与反离子同电荷离子， 产生压缩双电层作用，使ξ电位降低，从而胶 体颗粒失去稳定性，产生凝聚作用。
压缩双电层机理适用于叔采－哈代法则， 即：凝聚能力离子价数6。
该机理认为电位最多可降至0。因而不 能解释以下两种现象：①混凝剂投加过多， 混凝效果反而下降；②与胶粒带同样电号的 聚合物或高分子也有良好的混凝效果。
滑动面
胶 核
の
Ⅱ
ζ
Ⅰ
δd
图44--1 胶体双电层结构示意
1. 胶体颗粒的双电层结构
❖ 胶核（胶体分子聚合而成的胶体微粒），表面吸附 了某种离子（电位形成离子）而带电，由于静电引 力，势必吸引溶液中异号离子到微粒周围（反离 子），这些反离子同时受到静电引力和热运动扩散 力。
❖ 吸附层Stern layer（随胶核一起运动）―― 靠近胶 核表面处，异号离子浓度大，结合紧密
（2） 水的pH和碱度影响
水的pH值对混凝效果的影响程度，与混凝剂种类 有关。混凝时最佳pH范围与原水水质、去除对象 等密切有关。 当投加金属盐（铝盐、铁盐）类混凝剂时，其水解 会生成H+，但水中碱度有缓冲作用，当碱度不够时 需要投加石灰。
石灰投量估算方法： Al2(SO4)3+3H2O+3CaO=2Al(OH)3+3CaSO4 可见，投加1mmol/LAl2(SO4)3的需石灰3mmol/L。 [CaO]=3[a] – [x] + [δ] （3-13） 式中[CaO]：纯石灰CaO投量，mmol/L； [a]：混凝剂投量，mmol/L； [x]：原水碱度，按mmol/L，CaO计； [δ]：保证反应顺利进行的剩余碱度，一般取0.250.5mmol/L（CaO）。（不可过量！） 一般石灰投量通过试验决定。
能，分别由静电斥力与范德华引力产生。
❖ 图中可看画出胶体颗粒的相互作用势能与距离之间 的关系。当胶体距离x<oa或x>oc时，吸引势能占 优势；当oa <x< oc时，排斥势能占优势；当x=ob 时，排斥势能最大，称为排斥能峰Emax。
排
斥
r
r
势
Er
能
ER
E
Emax
(a)
0a
c
间距x
吸
引
Ea
势
＝0时称等电状态．此时排斥势能消失
❖ ξ电位：胶体滑动面上的电位，称作动电位。
❖ 带负（正）电荷的胶核表面与扩散于溶液中的正 （负）电荷离子正好电性中和，构成双电层结构 （The electrical double layer）。
❖ ξ越大，扩散层越厚，胶体颗粒斥力大，稳定性 强。
❖ 2. 胶体之间的相互作用
❖
胶体颗粒之间的相互作用决定于排斥能与吸引
❖ 扩散层Diffuse layer（大部分运动时被甩掉，甩掉 后剩下的面，叫滑动面）―― 离胶核远，反离子浓 度小，结合松散。
结构式：
反离子层
胶核＋吸附层 ＋扩散层
胶粒
胶团
滑动面上的电位，称为电位，决定了憎
水胶体的聚集稳定性。也决定亲水胶体的水 化膜的阻碍，当ξ电位降低，水化膜减薄及至 消失。
❖ ψ电位 ：胶核表面上与外层溶液内部之间形成的 总电位差。
高分子絮凝剂投加后，可能出现以下两个现象：
①高分子投量过少，不足以形成吸附架桥；
②投加过多，会出现“胶体保护”现象，见下图。
胶粒 高分子 胶粒
胶粒 排斥
高分子 排斥
高分子
图 46--35 架桥模型示意
图 46--46 胶体保护示意
3．网捕或卷扫
金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕与
卷扫。所需混凝剂量与原水杂质含量成反比，即当 原水胶体含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。
物理化学处理
v 一、 混凝机理
❖ 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。
❖ 凝聚coagulation ：胶体失去稳定性的过程称 为凝聚。
❖ 絮凝flocculation ：脱稳胶体相互聚集称为絮 凝。
❖ 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。