给水工程课后关键思考题问题详解1.doc

第十五章混凝思考题1、何谓胶体稳定性?试用胶粒间互相作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。答: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。原因P255最后一段。2、混凝过程中,压缩双电层和吸附-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。答:压缩双电层机理:由胶体粒子的双电层结构可知,反离子的浓度在胶粒表面处最大,并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布,最终与溶液中离子浓度相等。当向溶液中投加电解质,使溶液中离子浓度增高,则扩散层的厚度减小。该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有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,电位相应降低,因此胶粒间的相互排斥力也减少。另一方面,由于扩散层减薄,它们相撞时的距离也减少,因此相互间的吸引力相应变大。从而其排斥力与吸引力的合力由斥力为主变成以引力为主(排斥势能消失了),胶粒得以迅速凝聚。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位有强烈的吸附作用,由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷,减少了静电斥力,降低了ξ电位,使胶体的脱稳和凝聚易于发生。此时静电引力常是这些作用的主要方面。上面提到的三价铝盐或铁盐混凝剂投量过多,凝聚效果反而下降的现象,可以用本机理解释。因为胶粒吸附了过多的反离子,使原来的电荷变号,排斥力变大,从而发生了再稳现象。硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系:Ph<3时,压缩扩散双电层作用。Ph>3时,吸附-电中和作用。Ph>3时水中便出现聚合离子及多核羟基配合物,这些物质会吸附在胶核表面,分子量越大,吸附作用越强。3,高分子混凝剂投量过多时,为什么混凝效果反而不好?答:在废水处理中,对高分子絮凝剂投加量及搅拌时间和强度都应严格控制,如投加量过大时,一开始微粒就被若干高分子链包围,而无空白部位去吸附其他的高分子链,结果造成胶粒表面饱和产生再稳现象。已经架桥絮凝的胶粒,如受到剧烈的长时间的搅拌,架桥聚合物可能从另一胶粒表面脱开,重又卷回原所在胶粒表面,造成再稳定状态。4、目前我国常用的混凝剂有哪几种?各有何优缺点?答:铝系:硫酸铝明矾聚合***化铝(PAC)聚合硫酸铝(PAS)铁系:三***化铁硫酸亚铁聚合硫酸铁(PFS)聚合***化铁(PFC)有机高分子混凝剂:聚丙烯酰***(PAM)优缺点:优点缺点硫酸铝价格较低,使用便利,混凝效果较好,不会给处理后的水质带来不良影响当水温低时硫酸铝水解困难,形成的絮体较松散;不溶杂质含量较多。聚合***化铝(PAC)1应用范围广;2易快速形成大的矾花,沉淀性能好,投药量一般比硫酸铝低;3、适宜的PH值范围较宽(在5~9间);4、水温低时,仍可保持稳定的混凝效果;5、其碱化度比其他铝盐、铁盐为高,因此药液对设备的侵蚀作用小三***化铁极易溶于水;沉淀性好,处理低温水或低浊水效果比铝盐的好***化铁液体、晶体物或受潮的无水物腐蚀性极大,调制和加药设备必须考虑用耐腐蚀材料硫酸亚铁不如三价铁盐那样有良好的混凝效果;残留在水中的Fe2+会使处理后的水带色;聚合硫酸铁投加剂量少;絮体生成快;对水质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少聚丙烯酰***(PAM)常作助凝剂以配合铝盐和铁盐作用,效果显著5、什么叫助凝剂?常用的助凝剂有哪几种?在什么情况下需要投加助凝剂?答:在单独使用混凝剂不能取得预期效果时,需投加某种辅助药剂以提高混凝效果,这种药剂称为助凝剂。助凝剂通常是高分子物质,作用机理是高分子物质的吸附架桥。常用的助凝剂有:骨胶、聚丙烯酰***及其水解物、活化硅酸、海藻酸钠等。当单独使用混凝剂效果不佳时采用助凝剂,例如:对于低温、低浊度水采用铝盐或铁盐混凝时,形成絮粒往往细小松散,不易沉淀。当加如少量活化硅酸时,絮凝体的尺寸和密度就会增大,沉速加快。6、为什么有时需将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?答:PAM聚丙烯酰***,混凝效果在于对胶体表面具有强烈的吸附作用,在胶粒之间形成桥联。由于酰***基之间的氢键作用,线性分子往往不能充分伸展开来,致使桥架作用消弱。为此,通常将PAM在碱性条件下(pH>10)进行部分水解,生成阴离子型水解聚合物(HPAM)PAM水解度:由酰***基转化为羟基的百分数称水解度。一般控制水解度在30%--40%较好。?两者絮凝速率(或碰撞数率)与哪些因素有关?同向絮凝:由流体运动所造成的颗粒碰撞聚集称为同向絮凝。其数率与颗粒直径的三次方成正比,与颗粒数量浓度平方成正比,以及速度梯度一次方成正比。异向絮凝:由布朗运动所造成的颗粒碰撞聚集称异向絮凝。其数率与水温成正比,与颗粒的数量浓度平方成反比。?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