胶体的特性与结构第二节.ppt

第三章混凝第一节胶体的特性与结构第二节胶体的脱稳与凝聚第三节混凝剂与助凝剂第四节影响混凝的因素第五节混凝设备第一节胶体的特性与结构一、胶体特性 1 、光学性质:指胶体在水溶液中能引起光的反射 2 、力学性质:主要是指胶体的布朗运动。 3 、表面性能:比表面积大,具有极大的表面自由能, 胶体具有强烈的吸附能力和水化作用。 4 、动电现象:包括电泳与电渗,二者都是由于外加电位差的作用而引起的胶体溶液系统内固相与液相间产生的相对移动。 return 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。电泳与电渗 return 电位离子反离子扩散层胶团边界滑动面胶粒吸附层胶核ξ电位Ψ电位胶体的结构 r r Emax Ea 0c (a) Er Ea 吸引势能 E A 排斥势能 E R 间距 x 图 3-2 相互作用势能与颗粒距离关系( a) 双电层重叠; ( b )势能变化曲线第二节胶体的脱稳与凝聚一、基本概念??混凝:水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝: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。混凝,是凝聚和絮凝的总称。??凝聚:胶体失去稳定性的过程称为凝聚。凝聚:胶体失去稳定性的过程称为凝聚。??絮凝:脱稳胶体相互聚集称为絮凝。絮凝:脱稳胶体相互聚集称为絮凝。??混凝过程涉及: 混凝过程涉及: ①①水中胶体的性质; 水中胶体的性质; ②②混凝剂在水中混凝剂在水中的水解; 的水解; ③③胶体与混凝剂的相互作用。胶体与混凝剂的相互作用。 return 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,则扩散层的厚度将从图上的 oa 减小至 ob 。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。 1、压缩双电层机理二、混凝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, 减少厂静电斥力,降低下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。 2、吸附电中和吸附架桥作用主要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联的过程。当三价铝盐或铁盐及其他高分子混凝剂溶于水后,经水解、缩聚反应形成高分子聚合物,具有线形结构。这类高分子物质可被胶粒所强烈吸附。聚合物在胶粒表面的吸附来源于各种物理化学作用,如范德华引力、静电引力、,取决于聚合物同胶粒表面二者化学结构的特点。因其线形长度较大,当它的一端吸附某一胶粒后,另一端又吸附另一胶粒, 在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥,使颗粒逐渐变大,形成粗大絮凝体。 3、,当聚合物伸展部分一端吸附一个胶较后,另一端因粘连不着第二个胶粒,只能与原先的胶粒粘连,就不能起架桥作用,从而达不到混凝的效果。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。显然,在吸附桥联过程中,肢粒并不一定要脱稳,也无需直接接触。这个机理可解释非离子型或带同号电荷的离子型高分子絮凝剂得到好的絮凝效果的现象。