化学处理法.pptx
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1、 2.1 中和法中和法中和法中的几个问题:中和法中的几个问题:1 1 1 1 处理方法有哪些?处理酸性废水和碱性废水都有处理方法有哪些?处理酸性废水和碱性废水都有处理方法有哪些?处理酸性废水和碱性废水都有处理方法有哪些?处理酸性废水和碱性废水都有滤料过滤法吗?硫酸废水中和处理后硫酸根去除滤料过滤法吗?硫酸废水中和处理后硫酸根去除滤料过滤法吗?硫酸废水中和处理后硫酸根去除滤料过滤法吗?硫酸废水中和处理后硫酸根去除了吗了吗了吗了吗?硫酸盐也是污染物。硫酸盐也是污染物。硫酸盐也是污染物。硫酸盐也是污染物。2 2 2 2 过滤法处理含有硫酸浓度较高的废水应该注意什过滤法处理含有硫酸浓度较高的废水应该注
2、意什过滤法处理含有硫酸浓度较高的废水应该注意什过滤法处理含有硫酸浓度较高的废水应该注意什么?么?么?么?3 3 3 3 什么是大阻力配水系统?什么是大阻力配水系统?什么是大阻力配水系统?什么是大阻力配水系统?增大孔眼的水阻力远大于其余部分的阻力,使配增大孔眼的水阻力远大于其余部分的阻力,使配增大孔眼的水阻力远大于其余部分的阻力,使配增大孔眼的水阻力远大于其余部分的阻力,使配水均匀。水均匀。水均匀。水均匀。2.2 2.2 混凝(混凝(coagulationcoagulation)2.2.12.2.1、混凝原理、混凝原理混混凝凝的的主主要要对对象象:细细小小悬悬浮浮颗颗粒粒和和胶胶体体微微粒粒(c
3、olloidal colloidal matters)matters),这这些些颗颗粒粒用用自自然沉降法很难从水中分离出去。然沉降法很难从水中分离出去。混凝剂混凝剂(coagulant)(coagulant)混凝法是废水处理中常采用的方法。混凝法是废水处理中常采用的方法。可可可可以以以以用用用用来来来来降降降降低低低低废废废废水水水水的的的的浊浊浊浊度度度度和和和和色色色色度度度度,去去去去除除除除多多多多种种种种高高高高分子有机物、某些重金属和放射性物质。分子有机物、某些重金属和放射性物质。分子有机物、某些重金属和放射性物质。分子有机物、某些重金属和放射性物质。混凝法还能改善污泥的脱水性能。
4、混凝法还能改善污泥的脱水性能。混凝法还能改善污泥的脱水性能。混凝法还能改善污泥的脱水性能。1、废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理1 1).胶体的特点:胶体的特点:粒径小粒径小粒径小粒径小 一般直径为一般直径为一般直径为一般直径为10101010-3-3-3-310101010-8-8-8-8mmmmmmmm;布朗运动布朗运动布朗运动布朗运动 颗粒在废水中受水分子热运动的碰撞颗粒在废水中受水分子热运动的碰撞颗粒在废水中受水分子热运动的碰撞颗粒在废水中受水分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动;而作无规则的布朗运动;而作无规则的布朗运动;而作无规则的布朗运动;带电带电 同类胶体微粒带有同性电荷。同类胶
5、体微粒带有同性电荷。水化膜水化膜 亲水(水(hydrophilichydrophilic)胶粒表面的极性基)胶粒表面的极性基团对水分子的水分子的强烈吸附,使离子周烈吸附,使离子周围包裹一包裹一层较厚的水化膜阻碍胶粒相互靠近。水化厚的水化膜阻碍胶粒相互靠近。水化膜越厚,胶体膜越厚,胶体稳定性越好。定性越好。胶体的双电层结构模型胶核胶核定位离子定位离子束缚反离子,束缚反离子,滑动面滑动面胶团边界胶团边界2 2).胶体的结构胶体的结构 胶体的构造胶体的构造胶体的构造胶体的构造:胶核胶核胶核胶核紧密双电层紧密双电层紧密双电层紧密双电层滑动面滑动面滑动面滑动面 吸附层吸附层吸附层吸附层-扩散层扩散层扩散
6、层扩散层(松散双电层松散双电层松散双电层松散双电层)胶粒(独立运动的粒子)胶粒(独立运动的粒子)胶粒(独立运动的粒子)胶粒(独立运动的粒子)电位电位电位电位胶体胶体胶体胶体由胶核、由胶核、由胶核、由胶核、电电位形成离子、束位形成离子、束位形成离子、束位形成离子、束缚缚反离子、自由反离子、自由反离子、自由反离子、自由反离子反离子反离子反离子组组成。成。成。成。双双双双电层电层指吸附指吸附指吸附指吸附层层和和和和扩扩散散散散层层,吸附,吸附,吸附,吸附层层的厚度很的厚度很的厚度很的厚度很薄,薄,薄,薄,约约2-32-32-32-3埃;埃;埃;埃;扩扩散散散散层层很厚,可能是吸附很厚,可能是吸附很厚
7、,可能是吸附很厚,可能是吸附层层的的的的几百倍厚,几百倍厚,几百倍厚,几百倍厚,扩扩散散散散层层中不中不中不中不仅仅有正有正有正有正负负离子,而且离子,而且离子,而且离子,而且可能有比胶核小的可能有比胶核小的可能有比胶核小的可能有比胶核小的带带正正正正电电荷和荷和荷和荷和负电负电荷的胶粒。荷的胶粒。荷的胶粒。荷的胶粒。胶胶胶胶团团3 3).胶体的脱稳机理胶体的脱稳机理胶体颗粒的胶体颗粒的胶体颗粒的胶体颗粒的稳定性(稳定性(稳定性(稳定性(stabilization)stabilization)stabilization)stabilization)。脱稳脱稳脱稳脱稳(destabilizati
8、on)(destabilization)(destabilization)(destabilization):胶体因胶体因胶体因胶体因 电位降低或消电位降低或消电位降低或消电位降低或消除,从而失去稳定性的过程。除,从而失去稳定性的过程。除,从而失去稳定性的过程。除,从而失去稳定性的过程。凝聚凝聚凝聚凝聚(coagulation)(coagulation)(coagulation)(coagulation):脱稳的胶粒相互聚集为较脱稳的胶粒相互聚集为较脱稳的胶粒相互聚集为较脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程。大颗粒的过程。大颗粒的过程。大颗粒的过程。絮凝(絮凝(絮凝(絮凝(flocculatio
9、n):flocculation):flocculation):flocculation):胶体由于高分子聚合物的胶体由于高分子聚合物的胶体由于高分子聚合物的胶体由于高分子聚合物的吸附架桥作用聚结成大粒絮体的过程;吸附架桥作用聚结成大粒絮体的过程;吸附架桥作用聚结成大粒絮体的过程;吸附架桥作用聚结成大粒絮体的过程;混凝混凝混凝混凝(凝聚凝聚凝聚凝聚+絮凝絮凝絮凝絮凝)的机理:的机理:的机理:的机理:压缩双电层、吸附电压缩双电层、吸附电压缩双电层、吸附电压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕中和、吸附架桥、沉淀物网捕中和、吸附架桥、沉淀物网捕中和、吸附架桥、沉淀物网捕四种机理。四种机理。四种
10、机理。四种机理。混凝过程中存混凝过程中存在脱稳、凝聚,在脱稳、凝聚,一般也存在絮一般也存在絮凝凝(1)压缩双电层机理)压缩双电层机理(modification of the electrical double layer)modification of the electrical double layer)双电层的厚度双电层的厚度(扩散层和吸附层)(扩散层和吸附层)与溶液中的与溶液中的反离子的浓度有关。反离子的浓度有关。加入盐使扩散层厚度减小。或者从胶粒对反号加入盐使扩散层厚度减小。或者从胶粒对反号离子的吸附平衡理解。离子的吸附平衡理解。扩散层厚度减小,胶粒迅速凝聚。扩散层厚度减小,胶粒迅速
11、凝聚。(2)吸附电中和机理)吸附电中和机理(electrical neutralization)胶粒表面对胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位子或分子带异号电荷的部位(直接电中和或直接电中和或其它部位其它部位)的吸附,电荷减少,的吸附,电荷减少,电位降低,电位降低,静电斥力减少,使胶体的脱稳和凝聚易于静电斥力减少,使胶体的脱稳和凝聚易于发生。发生。(3)吸附架桥(桥连)机理)吸附架桥(桥连)机理(polymer bridging of colloids)吸附力吸附力:静电引力、范德华力和氢键力等静电引力、范德华力和氢键力等 活性部位与胶粒和细微
12、悬浮物等发生活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生桥连桥连。高分子聚合物对胶体或微粒的吸附架桥高分子聚合物对胶体或微粒的吸附架桥作用示意图作用示意图混凝剂过量会使悬浮粒子表面从负电转变为带正电。混凝剂过量会使悬浮粒子表面从负电转变为带正电。混凝剂过量会使悬浮粒子表面从负电转变为带正电。混凝剂过量会使悬浮粒子表面从负电转变为带正电。(4)絮体网捕机理)絮体网捕机理(entrapment in the floc structure)水中的胶粒和细微悬浮物在絮体形成或水中的胶粒和细微悬浮物在絮体形成或沉淀物下降所网捕。沉淀物下降所网捕。同同时时或或交交叉叉发发挥挥作作用用的的,在在一一定定情情况况下下以某
13、种机理为主以某种机理为主。4 4)混凝剂在水中的化学反应混凝剂在水中的化学反应以硫酸以硫酸以硫酸以硫酸铝为铝为例:例:例:例:水合形水合形水合形水合形态态AlAlAlAl(H H H H2 2 2 2OOOO3+3+3+3+6 6 6 6存在,水解、聚合或配合反存在,水解、聚合或配合反存在,水解、聚合或配合反存在,水解、聚合或配合反应应形形形形成多种形成多种形成多种形成多种形态产态产物。物。物。物。如:如:如:如:pH3pH3pH3pH8.5pH8.5pH8.5pH8.5时时,以,以,以,以负负离子形离子形离子形离子形态态出出出出现现 其其其其产产物分成四物分成四物分成四物分成四类类:未水解的
14、水合:未水解的水合:未水解的水合:未水解的水合铝铝离子;离子;离子;离子;单单核核核核羟羟基配基配基配基配合物;多核合物;多核合物;多核合物;多核羟羟基配合物或聚合物;基配合物或聚合物;基配合物或聚合物;基配合物或聚合物;氢氢氧化物沉淀物。氧化物沉淀物。氧化物沉淀物。氧化物沉淀物。铝盐混凝机理铝盐混凝机理以硫酸以硫酸铝为例例铝离子、水合离子、水合铝-压缩双双电层作用作用 单核、多核核、多核羟基配合物基配合物电性中和作用性中和作用 氢氧化氧化铝聚合物聚合物-吸附架吸附架桥作用作用 氢氧化氧化铝-网捕或卷网捕或卷扫作用作用 几种作用同几种作用同时存在,程度不同。存在,程度不同。2.2.22.2.2
15、、混凝剂与助凝剂、混凝剂与助凝剂凝聚、絮凝和混凝这三个词常引起混淆。凝聚、絮凝和混凝这三个词常引起混淆。凝聚凝聚(aggregation)(aggregation)是指胶体被压缩双电层是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程;而脱稳的过程;絮凝(絮凝(flocculationflocculation)混凝混凝coagulationcoagulation (aggregation-aggregation-flocculationflocculation)则包括凝聚与絮凝两种过)则包括凝聚与絮凝两种过程程。凝聚是瞬时的。凝聚是瞬时的。絮凝与凝聚作用不同,需要一定的时间絮凝与凝聚作用不同,需要一定的时间让絮
16、体长大。让絮体长大。混凝剂混凝剂(coagulant)助凝剂助凝剂(coagulant aids)1.1.混凝剂混凝剂水处理对混凝剂的要求:水处理对混凝剂的要求:水处理对混凝剂的要求:水处理对混凝剂的要求:混凝效果好;混凝效果好;对人类健康无害;对人类健康无害;价廉易得;价廉易得;使用方便。使用方便。(1)无机盐类无机盐类1 1)三氯化铁)三氯化铁)三氯化铁)三氯化铁(ferric chloride)(ferric chloride)2 2)硫酸亚铁)硫酸亚铁)硫酸亚铁)硫酸亚铁(ferrous sulfate)(ferrous sulfate)3 3)硫酸铝)硫酸铝)硫酸铝)硫酸铝(alum
17、inum sulfate,alum)(aluminum sulfate,alum)混凝剂按化学组成可分为混凝剂按化学组成可分为 无机盐类和有机高分子类无机盐类和有机高分子类。普通普通无机盐无机盐4 4)聚合氯化铝)聚合氯化铝(poly-aluminum chloride,(poly-aluminum chloride,(poly-aluminum chloride,(poly-aluminum chloride,PAC)PAC)PAC)PAC)聚合氯化铝聚合氯化铝聚合氯化铝聚合氯化铝PAC(poly-aluminium chloride)PAC(poly-aluminium chloride)
18、PAC(poly-aluminium chloride)PAC(poly-aluminium chloride)化学式为化学式为化学式为化学式为AlAlAlAl2 2 2 2(OH)(OH)(OH)(OH)n n n nClClClCl6-n6-n6-n6-n mmmm,式中,式中,式中,式中n n n n取取取取1 1 1 1到到到到5 5 5 5中间的中间的中间的中间的任何整数,任何整数,任何整数,任何整数,mmmm为为为为 10101010的整数。这个化学式实际是指的整数。这个化学式实际是指的整数。这个化学式实际是指的整数。这个化学式实际是指 mmmm个个个个 AlAlAlAl2 2 2
19、 2(OH)(OH)(OH)(OH)n n n nClClClCl6-n 6-n 6-n 6-n 单体的聚合物。单体的聚合物。单体的聚合物。单体的聚合物。与氯化铝的不同?与氯化铝的不同?与氯化铝的不同?与氯化铝的不同?聚聚聚聚合合合合氯氯氯氯化化化化铝铝铝铝中中中中OHOHOHOH与与与与AlAlAlAl的的的的当当当当量量量量数数数数比比比比值值值值用用用用碱碱碱碱化化化化度度度度B B B B表表表表示示示示:B=0HB=0HB=0HB=0H含含含含量量量量100100100100/3Al/3Al/3Al/3Al,例例例例如如如如n n n n4 4 4 4时时时时,碱碱碱碱化化化化度度度
20、度B=4/B=4/B=4/B=4/(32323232)100100100100=66.7=66.7=66.7=66.7。一一一一般般般般要要要要求求求求B B B B为为为为4040404060606060。聚合氯化铝优点:聚合氯化铝优点:(a)(a)(a)(a)应用范围广,对各种废水都可以获得较好的应用范围广,对各种废水都可以获得较好的应用范围广,对各种废水都可以获得较好的应用范围广,对各种废水都可以获得较好的混凝效果。混凝效果。混凝效果。混凝效果。(b)(b)(b)(b)易快速形成大的矾花,沉降性能好,投药量易快速形成大的矾花,沉降性能好,投药量易快速形成大的矾花,沉降性能好,投药量易快速
21、形成大的矾花,沉降性能好,投药量一般比硫酸铝低,过量投加时也不会象硫酸铝一般比硫酸铝低,过量投加时也不会象硫酸铝一般比硫酸铝低,过量投加时也不会象硫酸铝一般比硫酸铝低,过量投加时也不会象硫酸铝那样造成水浑浊。那样造成水浑浊。那样造成水浑浊。那样造成水浑浊。(c)(c)(c)(c)适宜的适宜的适宜的适宜的pHpHpHpH值范围较宽值范围较宽值范围较宽值范围较宽(在在在在5 5 5 59 9 9 9间间间间),处理后水,处理后水,处理后水,处理后水的的的的pHpHpHpH值和碱度下降较小。值和碱度下降较小。值和碱度下降较小。值和碱度下降较小。(d)(d)(d)(d)水温低时,保持稳定的混凝效果。水
22、温低时,保持稳定的混凝效果。水温低时,保持稳定的混凝效果。水温低时,保持稳定的混凝效果。(e)(e)(e)(e)其碱化度比其它铝盐、铁盐为高,对设备的其碱化度比其它铝盐、铁盐为高,对设备的其碱化度比其它铝盐、铁盐为高,对设备的其碱化度比其它铝盐、铁盐为高,对设备的侵蚀作用小。侵蚀作用小。侵蚀作用小。侵蚀作用小。5 5)活化硅酸)活化硅酸(activated silicate)(activated silicate)基本制备法。基本制备法。吸附架桥使粒子粘连。吸附架桥使粒子粘连。改善絮体结构改善絮体结构絮凝体快、粗大、密实絮凝体快、粗大、密实低温、低碱度也能良好絮凝,低温、低碱度也能良好絮凝,p
23、HpH值范围宽。值范围宽。与其它的混凝剂配合使用与其它的混凝剂配合使用,节省混凝剂用量,节省混凝剂用量。6 6)聚合硫酸铁)聚合硫酸铁(poly-ferric sulfate,(poly-ferric sulfate,PFS)PFS)化学式为化学式为FeFe2 2(OH)(OH)n n(SO(SO4 4)3-n/23-n/2 m m优点:用量小,絮体快,对水质的适应优点:用量小,絮体快,对水质的适应范围广以及水解时消耗水中碱度少。范围广以及水解时消耗水中碱度少。(2)有机高分子类混凝剂有机高分子类混凝剂(polyelectrolytes)分类:高分子混凝剂分为天然和人工两种。分类:高分子混凝剂
24、分为天然和人工两种。可分为可分为阴离子型阴离子型(anionic)、阳离子型阳离子型(cationic)和和非离子型非离子型(nonionic)1)人工合成人工合成有机高分子类混凝剂有机高分子类混凝剂特点:高分子混凝剂特点:高分子混凝剂特点:高分子混凝剂特点:高分子混凝剂一般一般一般一般为为为为链状链状链状链状结构,水溶。结构,水溶。结构,水溶。结构,水溶。单体总数称聚合度,高分子混凝剂的聚合度约从单体总数称聚合度,高分子混凝剂的聚合度约从单体总数称聚合度,高分子混凝剂的聚合度约从单体总数称聚合度,高分子混凝剂的聚合度约从1000100050005000,甚,甚,甚,甚至更高,生成大量的线形高
25、分子至更高,生成大量的线形高分子至更高,生成大量的线形高分子至更高,生成大量的线形高分子。作用机理:作用机理:作用机理:作用机理:(a a)由于氢键结合、静电结合、范德华力)由于氢键结合、静电结合、范德华力)由于氢键结合、静电结合、范德华力)由于氢键结合、静电结合、范德华力 等作用对胶粒的吸附结合;等作用对胶粒的吸附结合;等作用对胶粒的吸附结合;等作用对胶粒的吸附结合;(b b)线型高分子在溶液中的吸附架桥作用,阳离子还有电中和。)线型高分子在溶液中的吸附架桥作用,阳离子还有电中和。)线型高分子在溶液中的吸附架桥作用,阳离子还有电中和。)线型高分子在溶液中的吸附架桥作用,阳离子还有电中和。如如
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