第三章污水的化学处理
§31化学混凝法
§31.1混凝原理
胶体结构（双电层结构）
图3-1是胶体结构示意图。在粒子的中心是胶核，它由数百乃至数千个分散相固体物质分子组成。在胶核表面，吸附了一层带同号电荷的离子，称为电位离子层。为维持胶体离子的点中性，在电位离子层外吸附了电量与电位离子层总电量相同，而电性相反的离子，称为反离子层。电位离子层与反离子层就构成了胶体粒子的双电层结构。其中电位离子层构成了双电层的内层，其所带电荷称为胶体粒子的表面电荷，其电性和电荷量决定了双电层电位的符号和大小。反离子层构成构成了双电层的外层，按其与胶核的紧密程度，反离子层又分为吸附层和扩散层。
吸附层：指紧靠电位离子，并随胶核一起运动，它与电位离子层一起构成胶体粒子的固定层。
反离子扩散层：指固定层以外的那部分反离子，它由受电位离子的引力较小，因而不随胶核一起运动，并趋于向溶液主体扩散，直至与溶液中的平均浓度相等。
吸附层与扩散层的交界面称为滑动面。
胶体的电动电位：指胶粒与扩散层之间的电位差；
总电位：胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位差；
电动电位引起的静电斥力，阻止胶粒互相接近和接触碰撞，并在水分子的无规则碰击下做布朗运动，使胶粒长期稳定地分散于水中。电动电位愈高，胶体的稳定性就愈高。
图3-1胶体结构及其电位
胶体粒子的结构式：
{[胶核]电位形成离子，束缚反离子}自由反离子
吸附层 扩散层
胶粒
胶团
（2）胶体的稳定性
定义：胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性;
天然水中胶体如粘土、细菌、病毒、藻类、腐殖质等通常是负电荷胶体；
分类：
动力学稳定性：颗粒布朗运动对抗重力影响的能力；
——粒子越小，动力学稳定性越强；
聚集稳定性：胶体粒子之间不能相互聚集的特性；
—静电作用和水化膜的作用阻碍胶体粒子的聚合，
—胶体的稳定性关键在于聚集稳定性；
—胶体的电动电位越高，胶体的稳定性越高；
（3）混凝机理
压缩双电层：电解质加入与反离子同电荷离子与胶粒吸
附的反离子发生交换或挤入吸附层胶粒带电荷数减
少降低电动电位使扩散层厚度降低；凝聚能力离子价数6
吸附电中和：—胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质，
胶粒等来降低电动电位，使胶体脱稳；
吸附架桥作用：—高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥；
网捕作用：—金属氢氧化物形成过程中对胶粒的网捕；
（4）混凝过程：凝聚和絮凝（CogulationandFlocculation）
凝聚：指使胶体脱稳并聚集为微絮粒（10mm
特点：剧烈搅拌，瞬间完成；
絮凝：指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大
的絮体（0.6-1.2mm）的过程。
特点：需要一定时间，搅拌从强到弱；
（5）混凝剂和助凝剂
I、混凝剂
?基本要求：
1)混凝效果好；
2)对人体健康无害；
3)使用方便；
4)货源充足，价格低廉；
分类
II、助凝剂
??酸碱类：调整水的pH值，如石灰、硫酸；
??加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸、骨胶等；
氧化剂类：破坏干扰混凝的物质（有机物）；如投加Cl2和O3等；
（6）混凝影响因素
1）水温；
◆无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水混凝剂水解困难；
◆低温水的粘度大，水中杂质颗粒的布朗运动减弱，碰撞机
会减少，不利胶体脱稳凝聚；
水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体凝聚；
水的pH；
◆无机盐水解造成pH的下降，影响水解产物形态；
◆最佳pH处的混凝效果最好、反应速度最快；
3）水中杂质；
◆水中杂质浓度低，颗粒间碰撞机会减少，混凝效果差；
对策：
1）加高分子助凝剂；
2）加粘土；
4）水力条件
◆搅拌强度
◆搅拌时间
（6）混凝动力学
-------颗粒间的碰撞是混凝的首要条件；
I、异向絮凝（Perik