【正文】 有機(jī)高分子 有機(jī)絮凝劑 ? 微生物絮凝劑 天然有機(jī)高分子絮凝劑 ? 改性天然高分子 19 無(wú)機(jī)陽(yáng)離子絮凝劑 ? 三氯化鋁（ ） ? 硫酸鋁 [A12（ SO4） ] ? 硫酸亞鐵 () ? 三氯化鐵 () ? 硫酸鐵 [Fe2(SO4)] ? 等 20 無(wú)機(jī)陰離子 ? 氧化鈣 CaO ? 氫氧化鈣 （ 石灰水 ） Ca(OH)2 ? 氫氧化鈉 NaOH ? 氯化鈣 CaCl3 ? 碳酸鈉 Na2CO3 ? 等 21 無(wú)機(jī)高分子絮凝劑 ? 聚合氯化鋁 [A12(OH)mCl6m]n ? 聚合硫酸鋁 [Al2(OH)m(SO4)3m/2]n ? 聚合氯化鐵 [Fe2(OH)mCl6m]n ? 聚合硫酸鐵 [Fe2(OH)m(SO4)3m/2]n 22 合成陽(yáng)離子型有機(jī)高分子絮凝劑 ? 丙烯酰胺 甲基丙烯酸 2羧基丙脂基三甲基氯化銨共聚物 ? 丙烯酰胺 甲基丙烯酸乙脂基三甲基氯化銨共聚物 ? 丙烯酰胺 甲基丙烯酸乙脂基三甲基銨硫酸甲脂共聚物 ? 丙烯酰胺 丙烯酸乙脂基三甲基銨硫酸甲脂共聚物 ? 聚二甲基二烯丙基氯化銨 ? 丙烯酰胺 二甲基二乙烯丙基氯化銨共聚物 ? 乙 羧基丙基二甲基氯化銨 二 （ 乙 羧基丙基 ） 烷基氯化銨共聚物 ? 聚 2羧基丙基二甲基氯化銨 ? 聚三聚氰胺縮甲醛 23 ? 丙烯酰胺 丙烯酸乙胺的共聚物 ? 丙烯酰胺 甲基丙烯酸 N二甲基乙胺脂的共聚物 ? 丙烯酰胺 NN二甲基胺基丙烯酰胺共聚物 ? 聚 N、 N二甲基 1羧基乙基 2羧基丙胺 ? 聚亞胺 ? 聚環(huán)瞇基乙烯 ? 聚苯乙烯四甲基氯化銨 ? 聚乙烯咪唑啉 ? 聚 2羧基丙基 N二甲基氯化銨 ? 聚二烯丙基二甲基氯化銨 24 合成陰離子型有機(jī)高分子絮凝劑 ? 聚丙烯酸鈉 ? 聚苯乙烯磺酸鈉 ? 丙烯酰胺 丙烯酸鈉共聚物 ? 順丁烯二酸酐 乙酸乙烯脂共聚物 ? 甲基乙烯基醚順丁烯二酸酐共聚物 ? 甲基丙烯酸甲脂 順丁烯二酸鈉共聚物 ? 苯乙烯 丙烯酸鈉共聚物 ? 聚乙烯醇 丙烯酸鈉共聚物 ? 丙烯酰胺 乙烯基磺酸鈉共聚物 ? 三聚氰胺縮甲基 丙烯酸鈉共聚物 25 合成非離子型有機(jī)高分子絮凝劑 ? 聚乙烯醇 ? 聚乙烯基甲基醚 ? 聚丙烯酰胺 ? 聚氧化乙烯 ? 聚乙烯吡咯烷酮 ? 聚乙烯乙烯脂水解產(chǎn)物 ? 聚烷基酚 環(huán)氧乙烷 26 天然有機(jī)高分子絮凝劑 ? 微生物絮凝劑 ? 纖維素 ? 三醋酸纖維素 ? 淀粉 ? 陽(yáng)離子改性淀粉 ? 淀粉醚 ? 丙烯酰胺 淀粉接枝共聚物 ? 環(huán)糊精 27 ? 植物樹(shù)膠 CGA F691 ? 甲殼素 ? 果膠 ? 多糖 ? 木質(zhì)素的雙環(huán)氧化物 ? 聚乙二醇交聯(lián)的木質(zhì)素 ? 蠟 ? 藻類 ? 蛋白質(zhì) ? 動(dòng)物膠 骨膠 28 第三章 膠體和懸浮物 第一節(jié) 膠體的性質(zhì) ? 膠體帶電荷 ? 膠體的布朗運(yùn)動(dòng) ? 膠體的丁達(dá)爾效應(yīng) 29 第二節(jié) 膠體和懸浮物顆粒大小 ? 表 31顆粒大小分類 ? ? 體系 cm nm 197。=108cm= 30 ? 膠體： ～ 的粒子，工程范圍： 1～ ? 能通過(guò)濾紙，擴(kuò)散極慢，不能滲透 ? 金屬氫氧化物、蛋白質(zhì)、有機(jī)高分子、粘土等 ? 線性分子：含有 103～ 109個(gè)原子的分子都屬于膠體顆粒，而不論其絕對(duì)尺寸 ? 水中絕大部分粘土顆粒（ ＜ 4μ ）， 大部分細(xì)菌（ ～ 80nm） ,病毒 (10～ 300nm)都為膠體 ? 蛋白質(zhì)為線性分子分子量約 104～ 3 105,聚丙烯酰胺在分子量 500萬(wàn)時(shí) ,展開(kāi)長(zhǎng)度約為 20μ, 相當(dāng)于含有 7 105個(gè)原子的線性分子 ,亦為膠體顆粒 31 ? 膠體： 10104 197。 ? 水： 197。 32 第三節(jié) 膠體和懸浮物顆粒的電荷來(lái)源 ?電離作用 ?離子溶解 ?離子吸附 ?晶格取代 33 第四節(jié) 擴(kuò)散雙電層 ? Helmhollz提出平行板雙電層理論 ?擴(kuò)散雙電層理論 ? Gouy擴(kuò)散雙電層理論 ? Stern理論模型 ? Grahame模型 34 圖 31 斯恩特雙電層 示意圖 35 圖 32 固體顆粒的斯恩特雙電層模型 36 圖 33 雙電層和擴(kuò)散層的厚度 37 圖 34 雙電層厚度 38 圖 35 格雷厄姆雙電層模型 39 第四章 絮凝劑的性質(zhì) 第一節(jié)無(wú)機(jī)絮凝劑的性質(zhì) 硫酸鋁 ? 分子式為： A12（ SO4） ? 白色粉末狀或塊狀 有澀味 ? 在水中發(fā)生水解反應(yīng) ， 水解速度緩慢 ? 工業(yè)品含約 20～ 25%；含 20～ 30%不溶物 ， 使用時(shí)需清除殘?jiān)? ? 化學(xué)純含約 50～ 60% ? 使用 pH值范圍 ～ 。 溶解于水時(shí) ， 產(chǎn)生氯化氫氣體 ， 污染環(huán)境 ? 強(qiáng)氧化劑 ， 能溶于乙醇 、 乙醚 、 苯胺等有機(jī)溶劑 ? 殘?jiān)可? ? 可用于活性污泥脫水 ? 使用的 pH值范圍 ～ ， 最佳 pH值范圍 ～ ? 通常的用量為 5～ 1000mg/l1 ? 絮凝體粗大 ， 沉淀速度快 ， 不受溫度的影響 ? 處理高濁度水效果顯著 ? 腐蝕性大 ， 腐蝕混凝土 ， 并使某些塑料變形 42 聚合氯化鋁 ? 化學(xué)通式為： [A12(OH)mCl6m]n n≤ 10， m=1～ 5 ? 無(wú)色或黃色固體 （ 粉末 、 結(jié)晶狀 ， 與堿化度相關(guān) ） ? 屬無(wú)機(jī)高分子化合物 ? 具有架橋作用和專屬吸附性能 ? 使用的 pH值范圍 5～ 9 ? 水溫影響不大 ? 用量少 ， 絮凝效果好 ? 腐蝕性小 43 聚合硫酸鐵 ? 化學(xué)通式為 ： Fe2(OH)m(SO4)3m/2]n n≤ 10， m=1～ 5 ? 使用的 pH值范圍 ～ ? 適合的水溫為 20℃ ～ 40℃ ? 絮凝效果良好 ， 沉淀速度快 ? 殘留鐵比三氯化鐵少 ， 腐蝕性也比三氯化鐵小 ? 在無(wú)機(jī)絮凝劑中 ， 它對(duì) COD的去除率和脫色效果最好 44 Al（ III） 的水解 ? [Al(H2O)6]+3+H2O → H3O++[Al(H2O)5(OH)]+2 ? [Al(H2O)5(OH)]+2+H2O → H3O++[Al(H2O)4(OH)2]+ ? [Al(H2O)4(OH)2]+ +H2O → H3O++[Al(H2O)3(OH)3] ? [Al(H2O)3(OH)3] +H2O → H3O++[Al(H2O)2(OH)4] ? [Al(H2O)2(OH)4] +H2O → H3O++[Al(H2O)(OH)5]2 ? [Al(H2O)(OH)5]2+H2O → H3O++[Al(H2O)6]3 45 圖 41 Al(OH)3溶液平衡時(shí)的組成 (OH)4 D. Al13(OH)5+ E. Al7(OH)174+ + G. Al(OH)3+ 46 Fe（ III） 的水解 ? Fe(H2O)63+ + H2O → 〔 Fe(H2O)5(OH)〕 2+ + H3O+ ? 〔 Fe(H2O)5(OH)〕 2++ H2O → 〔 Fe(H2O)4(OH)2〕 ++ H3O+ ? 〔 Fe(H2O)4(OH)2〕 ++ H2O →Fe(H 2O)3(OH)3+ H3O+ ? Fe(H2O)3(OH)3+ H2O → 〔 Fe(H2O)2(OH)4〕 + H3O+ 47 圖 42 Fe(OH)3溶液平衡時(shí)的組成 A. 氣浮和澄清分離 (OH)4 D. Fe(OH)2+ E. Fe(OH)2+ F. Fe3+ G. Fe(OH)24+ 48 圖 4 42的意義 ? 兩個(gè)圖是根據(jù)溶解度和水解平衡常數(shù)計(jì)算得出來(lái)的 ? 圖的 A區(qū)適合于使用空氣氣浮法和澄清法的固 液分離 ? B區(qū)適合于直接過(guò)濾法，其 pH范圍為 ～ ? 絮凝劑的用量：在 A區(qū)為 33～ 200mg/l； 在 B區(qū)為 ～20mg/l ? 在 B區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行分離操作時(shí)，需要添加陽(yáng)離子型有機(jī)高分子絮凝劑 ? 這兩個(gè)圖，對(duì)于使用空氣氣浮法處理水是很有用的 49 圖 43 鐵和鋁的水合氧化物 的 Z電位與 pH值的關(guān)系 50 圖 44 Al(H2O)63+離子 51 圖 45 Al2(H2O)2(OH)84+雙分子離子 52 圖 46 Al16(H2O)24(OH)3612+高分子 53 第二節(jié) 無(wú)機(jī)低分子絮凝劑 存在的問(wèn)題 ? 鋁鹽：常受鹽類影響 。 硫化物使 Fe3+ 還原成 Fe2+ ， 同時(shí)生成三硫化二鐵和硫化亞鐵的混合物 。 設(shè)備受到限制 ， 水質(zhì)受影響 ? 使用無(wú)機(jī)低分子絮凝劑時(shí) ， 一般反應(yīng)較慢 ， 沉淀速度較慢 54 第三節(jié) 有機(jī)高分子絮凝劑的性質(zhì) ?分子量大小 ?分子結(jié)構(gòu) ?電荷密度大小 ?電荷性質(zhì) 55 分子量（平均分子量）分布范圍 ? ≥ 1千萬(wàn) 分子量很 （ 極 ） 高的高分子絮凝劑 ? 1百萬(wàn)～ 1千萬(wàn) 分子量高的高分子絮凝劑 ? 二十萬(wàn)～ 1百萬(wàn) 分子量中等的高分子絮凝劑 ? 十萬(wàn)～二十萬(wàn) 分子量低的高分子絮凝劑 ? 五萬(wàn)～十萬(wàn) 分子量比較低的高分子絮凝劑 ? ＜五萬(wàn) 分子量很 （ 極 ） 低的高分子絮凝劑 56 圖 47 高分子絮凝劑的分子量分布 57 電荷密度 ? 來(lái)源：帶電的官能團(tuán) ? 通過(guò)控制共聚物分子中帶電荷的鏈節(jié)與不帶電荷鏈節(jié)的摩爾比 ， 便可控制有機(jī)高分子絮凝劑的電荷密度 ? 聚丙烯酰胺的鏈節(jié)不帶電荷 ， 因此 ， 用陽(yáng)離子高分子與聚丙烯酰胺共聚能夠得到很高的分子量 。 會(huì)降低電荷的中和作用和橋聯(lián)作用 ， 對(duì)絮凝作用干擾很大 。 顆粒間的相互作用能達(dá)到第一或第二最小能量值時(shí) ， 便產(chǎn)生絮凝沉淀 ? 曲線 VT存在能量障礙 。 能量峰 Vm是顆粒凝聚和絮凝的能量最大障礙 70 圖 52 電解質(zhì)對(duì)相互作用能的影響 VA— 吸引能 VR VR VR3— 排斥能的降低 VT VT VT3— 對(duì)應(yīng) VR VR VR3的相互作用能 D— 帶電顆粒表面間的距離 71 四種絮凝作用機(jī)理 ? 通過(guò)絮凝作用捕集和 “ 清掃 ” 膠體顆粒 ? 壓縮雙電層 ， 減少表面電荷 ? 高分子絮凝劑的橋連 ? 由于吸附作用而使電荷中和 72 第二節(jié) 膠體的捕集 ? 為了捕集膠體 ， 要使用大量的絮凝劑 ? 清掃過(guò)程：水解 高分子 三維空間立體結(jié)構(gòu) 捕獲膠體顆粒 ? 隨著高分子化合物體積的收縮 、 沉淀物和懸浮物象多孔的網(wǎng)子一樣 ， 從水中將膠體顆粒清掃下來(lái) ， 形成絮狀沉淀 ? 適合于此機(jī)理的分離方法有澄清法和溶解空氣氣浮法 ? 當(dāng)使用 “ 清