§4-1 概述一、胶体颗粒的基本性质一、胶体颗粒的基本性质①① 水处理中常见胶体：粘土颗粒（对于水处理中常见胶体：粘土颗粒（对于d<4μm），大部分细菌），大部分细菌（（0.2~80nm），病毒（），病毒（10~300nm），蛋白质②② 稳定性：胶体颗粒在水中保持分散状态的性质稳定性：胶体颗粒在水中保持分散状态的性质③③ 憎水性胶体，亲水性胶体或介于两者之间憎水性胶体，亲水性胶体或介于两者之间④④ 对憎水性胶体，其稳定性可用双电层结构来说明对憎水性胶体，其稳定性可用双电层结构来说明 对于亲水性胶体，其稳定性主要由于它所吸附的大量水分子所构对于亲水性胶体，其稳定性主要由于它所吸附的大量水分子所构成的水壳来说明成的水壳来说明 §4-1 概述概述二、（憎水性）胶体的双电层结构及其稳定性二、（憎水性）胶体的双电层结构及其稳定性1．颗粒表面电荷的产生．颗粒表面电荷的产生 水中胶体表面都带有电荷，在一般水质中，粘土、细菌、病毒等水中胶体表面都带有电荷，在一般水质中，粘土、细菌、病毒等都是带负电的胶体而氢氧化铝或氢氧化铁等微晶体都是带正都是带负电的胶体而氢氧化铝或氢氧化铁等微晶体都是带正电的胶体，其表面电荷的产生有如下四个机理：电的胶体，其表面电荷的产生有如下四个机理： ②② 极难溶的离子型晶体与它溶解下来的离子产物之间有一平衡关极难溶的离子型晶体与它溶解下来的离子产物之间有一平衡关系，（这一平衡关系由溶度积来确定），这使得晶体表面有了一定系，（这一平衡关系由溶度积来确定），这使得晶体表面有了一定符号的电荷。
铁、铝、氢、氧化物颗粒表面电荷可以是依此机理产符号的电荷铁、铝、氢、氧化物颗粒表面电荷可以是依此机理产生的由于金属氧化物或氢氧化物的溶解沉淀反应与溶液生的由于金属氧化物或氢氧化物的溶解沉淀反应与溶液pH值有值有关，因此，这类颗粒的表面电荷和电势受关，因此，这类颗粒的表面电荷和电势受pH控制；控制；①① 固相表面对水中某种离子的特异吸附；固相表面对水中某种离子的特异吸附； §4-1 概述概述以上四个机理不是截然可分的，不同情况下由其中一个或几个机理以上四个机理不是截然可分的，不同情况下由其中一个或几个机理起作用③③ 颗粒表面离子化颗粒表面离子化 能团的离解，特别是高分子有机物因其极性能团的离解，特别是高分子有机物因其极性 能团的酸碱离解而使表面带上电荷；（受能团的酸碱离解而使表面带上电荷；（受pH控制）（如蛋白质：控制）（如蛋白质：COOH – R – NH2））④④ 某些离子型晶体（结晶物质）的某些离子型晶体（结晶物质）的Schottky缺陷在晶体表面产生缺陷在晶体表面产生过量的阳或阴离子，而在其表面呈带正电或负电粘土及其它铝过量的阳或阴离子，而在其表面呈带正电或负电粘土及其它铝硅酸盐矿物晶体的表面电荷成因）硅酸盐矿物晶体的表面电荷成因） §4-1 概述概述2．胶体的双电层结构．胶体的双电层结构 胶核荷电示意图胶核荷电示意图 电位离子反离子扩散层扩散层胶团边界胶团边界滑动面滑动面胶粒胶粒吸附层吸附层胶核胶核ξ电位电位Ψ电位电位P46,4-1式入手分析影式入手分析影响响zeta电位的因素。
电位的因素 §4-1 概述0 0斥力斥力引力引力中心距中心距d d势能峰势能峰胶体的动能：胶体的动能：1.5kT,布朗运动布朗运动势能峰：数百至数势能峰：数百至数千千kT 0斥力斥力引力引力d d三、胶体的脱稳及凝聚三、胶体的脱稳及凝聚压缩双电层、电性中和、吸附桥联、沉淀网捕压缩双电层、电性中和、吸附桥联、沉淀网捕 0斥力斥力引力引力d d 0斥力斥力引力引力d d §4-2 胶体的脱稳及凝聚胶体的脱稳及凝聚一、水处理中混凝过程的特点一、水处理中混凝过程的特点1．水处理中要求颗粒尽快长大到一定的粒度，以便在沉淀设备中．水处理中要求颗粒尽快长大到一定的粒度，以便在沉淀设备中能除掉因此，对粒度和沉淀时间有严格要求因此，对粒度和沉淀时间有严格要求2．水处理中絮凝的颗粒是一个很复杂的体系．水处理中絮凝的颗粒是一个很复杂的体系 ①① 水中原有颗粒，包括粘土、细菌、病毒、腐植酸及蛋白质等水中原有颗粒，包括粘土、细菌、病毒、腐植酸及蛋白质等（原生颗粒）原生颗粒） ②② 水中投加传统无机混凝剂所产生的颗粒（次生颗粒）水中投加传统无机混凝剂所产生的颗粒（次生颗粒） ③③ 有机高分子絮凝剂有机高分子絮凝剂。
3．基于水处理中絮凝的颗粒是一个很复杂的体系的特点，在水处．基于水处理中絮凝的颗粒是一个很复杂的体系的特点，在水处理中往往由于有机和无机混凝剂的使用，使得水处理中的混凝机理理中往往由于有机和无机混凝剂的使用，使得水处理中的混凝机理更为复杂更为复杂 §4-2 胶体的脱稳及凝聚胶体的脱稳及凝聚二、常用混凝剂二、常用混凝剂以铝盐为例，说明其作用机理以铝盐为例，说明其作用机理 当当Al2(SO4)3配制为配制为10~20%溶液使用时，溶液使用时，pH≈4，发生下列离解反应：，发生下列离解反应： 当其投加到水中后，发生如下水解反应，水的当其投加到水中后，发生如下水解反应，水的pH也随之改变：也随之改变： 式中式中n=1~6，特别当，特别当n=3时，水中产生中性的结晶胶体，对应时，水中产生中性的结晶胶体，对应pH为为5~8 §4-2 胶体的脱稳及凝聚胶体的脱稳及凝聚 同时，还在水解过程中产生许多聚合离子，这是由同时，还在水解过程中产生许多聚合离子，这是由于羟基架桥作用而产生其最简单的形式是：于羟基架桥作用而产生其最简单的形式是：OH OH 在水解过程中会形成无数的其它聚合离子，某些经研究认为存在在水解过程中会形成无数的其它聚合离子，某些经研究认为存在可能性极大而受到重视，可能性极大而受到重视， 等。
等 §4-2 胶体的脱稳及凝聚胶体的脱稳及凝聚水处理中铝盐适用的水处理中铝盐适用的pH范围为范围为6~8.5，， 以以Al2(SO4)3·14H2O计的投量为：计的投量为： 混凝混凝+过滤过滤10~100mg/L，， 直接过滤直接过滤0.5~5mg/L铁盐与铝盐有相似的水解过程适用铁盐与铝盐有相似的水解过程适用pH范围范围6~8.5，，以以FeCl3计投量为：计投量为：混凝混凝+过滤过滤7~70mg/L，，直接过滤直接过滤0.5~5mg/L §4-2 胶体的脱稳及凝聚胶体的脱稳及凝聚三、加药混合与絮凝池的设计三、加药混合与絮凝池的设计 混凝单元操作中的加药混合是通过迅速搅拌达到混凝剂混凝单元操作中的加药混合是通过迅速搅拌达到混凝剂与颗粒物质的充分接触，其平均速度梯度值与混凝剂的与颗粒物质的充分接触，其平均速度梯度值与混凝剂的凝聚机理有密切相关凝聚机理有密切相关o对于沉淀网捕过程而言，快速混合并不十分重要对于沉淀网捕过程而言，快速混合并不十分重要o对于压缩双电层和吸附电中和，混凝剂应在对于压缩双电层和吸附电中和，混凝剂应在0.1s左右左右达到充分混合，在此，达到充分混合，在此， 值的确定就十分重要值的确定就十分重要。
混合混合： 反应反应： t=10~30s t=15~30min §4-2 胶体的脱稳及凝聚胶体的脱稳及凝聚o可用可用 ·t间接表示在时间间接表示在时间t内颗粒碰撞的总次数，值在内颗粒碰撞的总次数，值在104~105之间则可认为符合混合、反应的要求以上之间则可认为符合混合、反应的要求以上参数是借鉴给水处理之值参数是借鉴给水处理之值o实际废水处理时，若有必要，还应进行试验进一步确定混合、实际废水处理时，若有必要，还应进行试验进一步确定混合、反应所需之反应所需之 ·to常用混凝剂：常用混凝剂：凝聚剂：凝聚剂： PAC、、PFS、、AS、、FC等等絮凝剂：絮凝剂：PAM、、SiO2水解物、天然高分子物等水解物、天然高分子物等 §4-3 澄清池澄清池水处理中，常规的混凝处理工艺过程为（混合、反应、分离）：水处理中，常规的混凝处理工艺过程为（混合、反应、分离）：o①① 混凝混凝+沉淀沉淀o②② 混凝混凝+沉淀沉淀+过滤过滤o澄清池是在该池中同时完成混合反应、絮体沉降过程澄清池是在该池中同时完成混合反应、絮体沉降过程 包括：混合室、反应室、导流室、分离室四个功能区包括：混合室、反应室、导流室、分离室四个功能区。
本章小结：本章小结：1.基本概念基本概念①① 胶体胶体② ② 混凝混凝2.重点重点①① 基本概念基本概念②② 胶体脱稳机理胶体脱稳机理3.难点难点①① 胶体双电层结构胶体双电层结构②② 混凝机理混凝机理③③ 混凝所需要的混合、反应条件及工艺方法混凝所需要的混合、反应条件及工艺方法④④ 平均速度梯度平均速度梯度 的计算的计算4.自学内容：混凝条件及混凝试验；混合反应器；澄清池混凝条件及混凝试验；混合反应器；澄清池作业：作业：1、2、3、4、5、6、7 。