混凝機理-“黃岡杯”一等獎

水處理工程技術(shù)混凝機理張寶軍教授主要內(nèi)容1)壓縮雙電層作用機理

2)吸附和電荷中和作用機理3)吸附架橋作用機理4)沉淀物網(wǎng)捕作用機理混凝機理混凝機理混凝是指水中膠體顆粒及微小懸浮物的聚集過程，它是凝聚和絮凝的總稱。凝聚（Coagulation），是指水中膠體被壓縮雙電層而失去穩(wěn)定性的過程；絮凝（Flocculation），是指脫穩(wěn)膠體相互聚結(jié)成大顆粒絮體的過程。凝聚是瞬時的，而絮凝則需要一定的時間才能完成，二者在一般情況下不好截然分開。因此，把能起凝聚和絮凝作用的藥劑統(tǒng)稱為混凝劑。混凝機理混凝機理

水處理工程中的混凝現(xiàn)象比較復(fù)雜。不同種類混凝劑以及不同的水質(zhì)條件，混凝機理都有所不同。混凝的目的，是為了使膠體顆粒能夠通過碰撞而彼此聚集。實現(xiàn)這一目的，就要消除或降低膠體顆粒的穩(wěn)定因素，使其失去穩(wěn)定性。

膠體顆粒的脫穩(wěn)可分為兩種情況：一種是通過混凝劑的作用，使膠體顆粒本身的雙電層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，致使ξ電位降低或消失，達(dá)到膠體穩(wěn)定性破壞的目的；再一種就是膠體顆粒的雙電層結(jié)構(gòu)未有多大變化，而主要是通過混凝劑的媒介作用，使顆粒彼此聚集。目前普遍用四種機理來定性描述水的混凝現(xiàn)象?；炷龣C理

對于憎水膠體，要使膠粒通過布朗運動相互碰撞而結(jié)成大顆粒，必須降低或消除排斥能峰才能實現(xiàn)。降低排斥能峰的辦法是降低或消除膠粒的ξ電位。在膠體系統(tǒng)中，加入電解質(zhì)可降低ξ電位。根據(jù)膠體雙電層結(jié)構(gòu)，決定了顆粒表面處反離子濃度最大。膠體顆粒所吸附的反離子濃度與距顆粒表面的距離成反比，隨著與顆粒表面的距離增大，反離子濃度逐漸降低，直至與溶液中離子濃度相等。

1)壓縮雙電層作用機理混凝機理

當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)鹽類時，溶液中反離子濃度增高，膠體顆粒能較多地吸引溶液中的反離子，使擴散層的厚度減小。根據(jù)濃度擴散和異號電荷相吸的作用，這些離子可與顆粒吸附的反離子發(fā)生交換，擠入擴散層，使擴散層厚度縮小，進而更多地擠入滑動面與吸附層，使膠粒帶電荷數(shù)減少，ξ電位降低。這種作用稱為壓縮雙電層作用。此時兩個顆粒相互間的排斥力減小，同時由于它們相撞時的距離減小，相互間的吸引力增大，膠粒得以迅速聚集。這個機理是藉單純靜電現(xiàn)象來說明電解質(zhì)對膠體顆粒脫穩(wěn)的作用。1)壓縮雙電層作用機理混凝機理1)壓縮雙電層作用機理壓縮雙電層作用機理不能解釋其它一些復(fù)雜的膠體脫穩(wěn)現(xiàn)象。如混凝劑投量過多時，凝聚效果反而下降，甚至重新穩(wěn)定；可能與膠粒帶同號電荷的聚合物或高分子有機物有好的凝聚效果；等電狀態(tài)應(yīng)有最好的凝聚效果，但在生產(chǎn)實踐中，ξ電位往往大于零時，混凝效果最好?；炷龣C理

吸附和電荷中和作用指膠粒表面對異號離子、異號膠?；蜴湢铍x分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用而中和了它的部分電荷，減少了靜電斥力，因而容易與其它顆粒接近而互相吸附。這種吸附力，除靜電引力外，一般認(rèn)為還存在范德華力、氫鍵及共價鍵等。2)吸附和電荷中和作用機理混凝機理吸附架橋作用是指高分子物質(zhì)與膠體顆粒的吸附與橋連。當(dāng)高分子鏈的一端吸附了某一膠粒后，另一端又吸附另一膠粒，形成“膠粒-高分子-膠?！钡男跄w，如圖所示。高分子物質(zhì)在這里起了膠體顆粒之間相互結(jié)合的橋梁作用。

3)吸附架橋作用機理

混凝機理

沉淀物網(wǎng)捕，又稱為卷掃。是指向水中投加含金屬離子的混凝劑（如硫酸鋁、石灰、氯化鐵等高價金屬鹽類），當(dāng)藥劑投加量和溶液介質(zhì)的條件足以使金屬離子迅速金屬氫氧化物沉淀時，所生成的難溶分子就會以膠體顆?；蚣?xì)微懸浮物作為晶核形成沉淀物，即所謂的網(wǎng)捕、卷掃水中膠粒，以致產(chǎn)生沉淀分離。

這種作用基本上是一種機械作用，混凝劑需量與原水雜質(zhì)含量成反比。在水處理工程中，以上所述的四種機理有時可能會同時發(fā)揮作用，只是在特定情況下以某種機理為主。4)沉淀物網(wǎng)捕