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第三章 凝聚和絮凝 Aggregation and Flocculation 概述 混凝（Coagulation）：通过投加混凝剂，使水中难以沉淀的胶体颗粒互相聚合，形成大的絮凝体,能通过重力作用自然沉淀。 包括两个过程：凝聚和絮凝 凝聚(Aggregation):水中胶体脱稳并生成微小聚集体的过程 絮凝（Flocculation）：脱稳胶体或悬浮物相互聚集成大絮凝 体的过程 混凝的研究涉及以下几方面问题 胶体粒子与悬浮物性质 胶体粒子与混凝剂作用 混凝剂水解的产物 混凝设备 3.1 胶体的稳定性 几个概念 分散体系、分散相（各种物质）、分散介质（水） 例：以水为分散介质的分散体系，按分散相颗粒尺寸分类 真溶液（均相分散体系）：分散相以原子、离子或是小分子的形式； 胶体溶液：分散相1nm～100nm，能使光散射，表现为浊度 悬浮液：分散相粒径大于胶体，能使光散射，表现为浊度 胶体和悬浮颗粒是水产生混浊的主要原因，而且是各种细菌、病毒和污染物的载体，故必须去除。胶体物质的含量通常以浊度表征，因此又称为除浊。 3.1 胶体的稳定性 胶体粒子带电的原因： 1、晶格取代作用： 如黏土的硅氧四面体中的一个Si4+被Al3+或Mg2+取代，则会分别产生1或2个负电荷。 同晶置换产生的电荷,其符号与数量均由相互置换的原子种类和数量决定,与分散介质无关。 3.1 胶体的稳定性 胶体粒子带电的原因： ２、表面化学基团的电离： 如蛋白质是两性物质，在酸性介质中羧酸基电离受抑制，胺基从水中获取一个质子带正电， 在碱性介质中则相反，羧酸基电离出一个质子，而带负电。 　 －NH2 + H2O → －NH3+ + OH- 　　－COOH→ －COO- +H+ 3.1 胶体的稳定性 ３、与水作用后溶解并电离： 　某些胶体先与水分子发生反应 后发生电离释放阴或阳离子到水中， 使胶体颗粒带电。　　　 如天然硅酸盐胶体： 　　SiO2 + H2O → H2SiO3 H2SiO3→ 2H+ + SiO32- 3.1 胶体的稳定性 ４、对水中某些离子的吸附作用: 　自身不能离解的胶体物质,从水中吸附H+、 OH- 　　　或溶液中其他离子而带电。 　　范德华力、氢键或配位键均有利于胶体对离子的 吸附。 优先吸附原则：优先吸附与自身组分相似的离子。 碘化银胶体：AgNO3 + KI AgI + KNO3 　胶体颗粒所带电荷的符号和数值取决于分散体系的组成和特性。 胶体的双电层结构 胶体的结构 胶核：必须满足胶体定义的要求（ 1nm～100nm ） 电位形成离子：通过上述途径吸附的离子使胶体产生表面电荷 吸附反离子：吸附在胶体表面的相反电荷的离子 约束反离子 自由反离子 胶体双电层内部离子排列分布模式 1、赫尔姆霍茨 1879年 平板电容器模型 2、古伊 、查普曼 1913年 扩散双电层模型 3、斯特恩 1924年 Stern模型 胶团的电位 胶团总电位：双电层内层（胶粒表面）与外层（溶 液）之间的电位差。用φ0表示。 Stern电位： Stern平面上相对于溶液内部的电位差。 φs 动电位：胶体滑动面上相对于溶液内部的电位差。 ζ φ0＞φs＞ ζ 胶团的电位 扩散层中任意点的电位与胶团总电位的关系： 胶体动电位 胶团的表示方法以及胶体的分类 胶团的表示方法 〔胶核〕 电位形成离子 束缚反离子 自由反离子 FeCl3+3H2O=2Fe(OH)3+3HCl HCl=H++Cl- ｛（ Fe(OH)3 ）m·nH+，（n-x）Cl-｝x+·xCl - SiO2+H2O=H2SiO3 H2SiO3 =2H++SiO32— ｛（ SiO2 ）m·nSiO32—，2（n－x）H＋｝2x－·2xH＋ 胶体分类 憎水胶体：水分子不直接接触胶核。无机物胶体多属于该类。 亲水胶体：水分子直接接触胶核，有机物胶体多属于该类。 3.1.2 胶体之间的相互作用 胶体颗粒之间同时受到两种力作用，即范德华引力和电斥力。 吸引力与排斥力的相对大小决定胶体颗粒聚集沉淀或是保持各自稳