第三章 混凝和絮凝1

絮凝反应原理与絮凝剂及其工艺_OK絮凝反应是通过添加絮凝剂将水中的悬浮颗粒聚集成较大的絮凝体而发生的化学反应。

絮凝剂是指一类可以使细小颗粒凝结成团状颗粒的物质，常用的絮凝剂有无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。

无机絮凝剂包括聚合氯化铝（PAC）、聚铁盐等，有机絮凝剂包括聚丙烯酰胺（PAM）等。

絮凝剂的选择应根据水质和处理工艺要求来进行。

絮凝反应的原理是通过絮凝剂的特定性质与水中的颗粒物发生反应，降低颗粒物的电荷，使其互相吸引，形成稳定的絮凝体。

絮凝剂的工艺包括混凝和絮凝两个步骤。

混凝是将絮凝剂与水混合，使絮凝剂分散均匀。

絮凝是在混合后的水中，根据絮凝剂的特性与颗粒物发生反应，使颗粒物凝结成絮凝体。

絮凝剂的投加量应根据水质和处理工艺要求来确定。

一般来说，投加量过低会导致絮凝效果差，而投加量过高则会浪费絮凝剂和增加处理成本。

在投加絮凝剂时，应先进行小试验，确定最佳投加量。

絮凝反应的控制过程通常包含以下几个方面：1.pH调节：pH值的改变可以影响絮凝剂的电荷性质，从而影响絮凝效果。

一般来说，pH值偏碱时，无机絮凝剂有较好的絮凝效果，而pH值偏酸时，有机絮凝剂有较好的絮凝效果。

因此，在进行絮凝反应时，需要根据水质的酸碱性进行pH值的调节。

2.混合方式：混合的强度和时间可以影响絮凝剂的分散均匀程度和絮凝效果。

一般来说，较高的混合强度和适当的混合时间有助于增强絮凝剂与颗粒物的接触机会，提高絮凝效果。

3.时间控制：絮凝反应需要一定的时间才能完成，因此需要合理控制反应时间。

通常，反应时间过短会导致絮凝效果不佳，而反应时间过长则会浪费时间和能源。

根据实际情况，选择适当的反应时间是非常重要的。

综上所述，絮凝反应原理是通过絮凝剂与颗粒物发生反应，使其凝结成较大的絮凝体。

絮凝剂的选择、投加量和调节过程都需要根据水质和处理工艺要求进行合理控制，以获得较好的絮凝效果。

在实际应用中，还需根据不同情况进行细致的调整，以提高整个絮凝反应的效果和效率。

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吸附连桥
– 水溶性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。
– 再稳：
I. 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
II. 长时间剧烈搅拌
吸附连桥
胶体保护
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网罗卷带
• 使用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐 类作混凝剂
– 絮凝（flocculation）------这些具有粘附性的离 散微粒能够粘结成絮体
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第二节：胶体结构与特性
溶液的种类（按溶质颗粒大小）
种类 真溶液
颗粒大小
实例
0.2 - 2.0(nm) 空气、海水、汽油、酒
胶体溶液 2.0 nm – 1µm 牛奶、雾、奶油
悬浮液 > 1µm
血液、颜料、杀虫剂喷雾剂
HPAM y/x:水解度
阳离子型：主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物
• 混凝机理：吸附架桥
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3. 助凝剂
• 通常是在单独使用混凝剂不能取得良好效果的 时候投加,用以提高混凝效果的辅助药剂。
• 作用：
– 调节/改善混凝条件 – 改善絮凝体结构
• 分类
– pH调整剂：石灰、硫酸、NaOH – 絮凝体结构改良剂：活性硅酸、粘土、骨胶、海藻
3. 水中杂质浓度：
① 杂质浓度低，颗粒间碰撞几率下降，混凝效果差
• 加助凝剂或加混凝剂后直接过滤
4. 水力条件
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第五节：混凝处理流程和设备
混凝剂 助凝剂
慢速搅拌
废水 投配 混合 反应 沉淀分离 出水
快速搅拌
沉渣
混凝沉淀处理示意流程图

第三节 混凝



混凝原理 混凝剂与助凝剂 混凝工艺过程及设备 操作管理 澄清池
钱意
一、混凝原理

混凝就是通过向水中投加一些药剂（常称混凝剂）使水中 难以沉淀的细小颗粒（粒径大致在1~100μ m）及及胶体颗 粒脱稳并互相聚集成粗大的颗粒而沉降，从而实现与水分 离，达到水质的净化。

混凝的原理：双电层作用(低分子电解质对胶体微粒产生 电中和以引起胶体微粒凝聚)和化学架桥作用(胶体微粒对 高分子物质具有强烈的吸附作用，各微粒依靠高分子的连 接作用构成某种聚集体，结合成为絮状物)。
混凝机理简介

压缩双电层机理 吸附电中和机理 吸附架桥机理 沉淀物网捕机理



影响混凝效果的因素


PH值 水中pH值对混凝剂的水解及其形成的难溶盐溶解度、凝聚 效果等有直接影响，不同的混凝剂，对其产生混凝作用时 的最佳pH值有不同的要求。 水温 水温以 20℃~30℃ 为宜。水温低时，因无机盐类混凝剂 的水解是吸热反应，不利于混凝剂如硫酸铝的水解，且水 温低时水的粘度大，颗粒的布朗运动强度减弱，不利于胶 体脱稳和絮凝物的成长。铝盐作为混凝剂时，水温对混凝 效果有较大影响；铁盐作为混凝剂时，水温对混凝效果影 响不大。
胶体粒子的结构及其电位分布
电泳与电渗

电泳现象是指在电场作用下，胶体微粒能向一个电极方向 移动的现象。也可认为有一部分液体渗透过了胶体微粒间 的孔隙而移向相反的电极，这种液体在电场中透过多孔性 固体的现象称为电渗。电泳现象说明胶体微粒是带电的。 当在外加电场作用下，胶体微粒向阴极运动，说明该类胶 体微粒带正电；向阳极运动，则说明该类胶体微粒带负电。

W—溶液池的容积，m³ a—混凝剂最大用量，mg/L Q—处理的水量，m³/h c—溶液浓度，一般用10％~20％ n—每昼夜配制溶液的次数，一般为2~6次 溶药池容积：W1=（0.2~0.3）W

混凝第一节混凝机理一、混凝1.什么是混凝：“混凝”就是水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程。

2. 混凝涉及的三方面问题：①水中胶体粒子(包括微小悬浮物)的性质；②混凝剂在水中的水解物种；③胶体粒子与混凝剂之间的相互作用。

3.关于“混凝”与“凝聚”和“絮凝”。

“混凝”一词的概念，目前尚无统一规范化的定义。

“混凝”有时与“凝聚”和“絮凝”相互通用。

不过，现在较多的专家学者一般认为水中胶体“脱稳”——胶体失去稳定性的过程称“凝聚”；脱稳胶体相互聚集称“絮凝”，“混凝”是凝聚和絮凝的总称。

在概念上可以这样理解，但在实际生产中很难截然划分。

二、混凝机理·当前，看法比较一致的是，混凝剂对水中胶体粒子的混凝作用有3种：电性中和、吸附架桥和卷扫作用。

·这3种作用究竟以何者为主，取决于混凝剂种类和投加量、水中胶体粒子性质、含量以及水的pH值等。

·这3种作用有时会同时发生，有时仅其中1~2种机理起作用。

目前，这3种作用机理尚限于定性描述，今后的研究目标将以定量计算为主。

实际上，定量描述的研究近年来也已开始。

(一)双电层压缩的机理溶液中离子浓度与扩散层厚度的关系胶团双电层的构造决定了在胶粒表面处反离子的浓度最大，随着胶粒表面向外的距离越大则反离子浓度越低，最终与溶液中离子浓度相等，见图11-3(a)。

当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度将从图上的oa减小至ob。

当两个胶粒互相接近时，由于扩散层厚度减小，ξ电位降低，因此它们互相排斥的力就减小了，也就是溶液中离子浓度高的胶间斥力比离子浓度低的要小。

胶粒间的吸力不受水相组成的影响，但由于扩散层减薄，它们相撞时的距离就减小了，这样相互间的吸力就大了。

由图11-3(b)、(c)可见其排斥与吸引的合力由斥力为主变成以吸力为主(排斥势能消失了)，胶粒得以迅速凝聚。

这个机理能较好地解释港湾处的沉积现象，因淡水进入海水时，盐类增加，离子浓度增高，淡水挟带胶粒的稳定性降低，所以在港湾处粘土和其它胶体颗粒易沉积。