水污染治理技术——混凝原理及应用

混凝的主要对象:是废水中的细小悬浮颗粒和胶体微粒，这些颗粒用自然沉降法很难从水中分离出去。

混凝:是通过向废水中投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使废水得到净化。

混凝法是废水处理中常采用的方法。

可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子有机物、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。

1. 胶体的特征：

粒径小，一般直径为10-3－10-8mm；

布朗运动，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；

带电，同类胶体微粒带有同性电荷。

水化膜，许多水分子被吸引在胶体微粒周围，形成水化膜。

2.胶体的脱稳机理

胶体颗粒保持分散的悬浮状态的特性称为胶体的稳定性（stabilization)。

胶体因电位降低或消除，从而失去稳定性的过程称为脱稳(destabilization)，脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚(coagulation)。

混凝的机理：混凝可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕四种机理。

①压缩双电层机理

双电层的厚度与溶液中的反离子的浓度有关。当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高时，则扩散层的厚度将减小。

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，胶粒得以迅速凝聚。

溶液中离子浓度与扩散层厚度的关系

②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电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。

③吸附架桥（桥连）机理

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连的过程。

④沉淀物网捕机理

沉淀金属氢氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3)或带金属的碳酸盐(如CaCO3)时，水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕。