《水污染控制原理》课程教学资源（PPT课件）第五章 常规分离过程与膜分离

第五章常规分离过程与膜分离基本概念胶体颗粒的基本性质凝聚与素凝絮凝动力学水处理中的凝聚与絮凝离散颗粒的沉淀试验常规分离过程絮凝颗粒的沉淀试验本章结构框架沉淀实验浓悬浮液的沉淀试验Kynch的沉淀理论利用Kynch理论确定浓缩池面积浓缩池利用固体通量曲线确定浓缩池面积滤床过滤的流体力学滤床过滤水处理中的滤床过滤膜分离法概述反渗透膜分离超滤膜生物反应器

第五章 常规分离过程与膜分离 常 规 分 离 过 程 凝聚与絮凝 基本概念 胶体颗粒的基本性质 絮凝动力学 水处理中的凝聚与絮凝 沉淀实验 离散颗粒的沉淀试验 絮凝颗粒的沉淀试验 浓悬浮液的沉淀试验 Kynch的沉淀理论 浓缩池 利用Kynch理论确定浓缩池面积 利用固体通量曲线确定浓缩池面积 滤床过滤 滤床过滤的流体力学 水处理中的滤床过滤 膜分离 膜分离法概述 反渗透 超滤 膜生物反应器 本 章 结 构 框 架

本章主要内容凝聚与絮凝Kynch沉淀理论在沉淀、浓缩池应用滤床过滤的流体力学反渗透原理及超滤、反渗透及膜生物反应器

本章主要内容 ◆凝聚与絮凝 ◆Kynch沉淀理论在沉淀、浓缩池应用 ◆滤床过滤的流体力学 ◆反渗透原理及超滤、反渗透及膜生物反应器

本章重难点口重点：胶体与界面理论、Kynch的沉淀理论、滤床过滤的流体力学、渗透与反渗透、超滤与反渗透原理及应用口难点：扩散双电层理论、絮凝动力学、水处理中的滤床过滤

重点： 胶体与界面理论、Kynch的沉淀理论、滤床过滤的流体 力学、渗透与反渗透、超滤与反渗透原理及应用 难点： 扩散双电层理论、絮凝动力学、水处理中的滤床过滤 本章重难点

大气溶胶丁道尔Tyndall effect

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una.makepolo.com渗透膜的原理反渗透膜的原理以半透膜为界，在两侧放入透明的水但是，如果对海水（高浓度侧）施加强（低浓度侧）和蓝色的水（高浓度侧）后大的压力，海水中的水分子就会通过透明的水就会通过半透膜移动到半透膜移动到淡水（低浓度侧）一边蓝色的水一边淡水海水淡水海水压力半透膜半透膜水分子盐分

第一节凝聚与絮凝1.凝聚、絮凝2.亲、憎水性胶体3.胶体的双电层结构表面电荷的产生有四种机理图5-1胶核电荷示意图

第一节 凝聚与絮凝 1.凝聚、絮凝 2.亲、憎水性胶体 3.胶体的双电层结构 表面电荷的产生有四种机理： 图5-1 胶核电荷示意图

第一节凝聚与絮凝口Gouy-Ghapman扩散双电层理论双电层一般包括内层和外层两部分，内层为Stem吸附层，外层为离子扩散层。其扩散双电层电势分布表示为：4kTexp(-kx)Wze球形颗粒的扩散双电层电势表示为：/ = |exp[- k(r-a)]1

第一节 凝聚与絮凝 Gouy-Ghapman扩散双电层理论 双电层一般包括内层和外层两部分，内层为 Stem吸附层，外层为离子扩散层。其扩散双电层电 势分布表示为： 球形颗粒的扩散双电层电势表示为： exp( ) 4 k x ze k T = −   exp ( ) 0 k r a r a  − −       =

第一节凝聚与絮凝口Stem-Grahame吸附层在颗粒表面与扩散双电层之间存在吸附层，由于静电作用会将电子束缚在吸附层中，当表面吸附过量的反离子时可引起颗粒表面电荷变号、在吸附层中曾在两个表面平行的平面即内Helmholtz面（IHP）和外Helmholtz面（OHP）。60Vo-V, =7Cld。+0,W,-Wd=C2C2Yo、Yi、Y.分别为颗粒表面、IHP面和OHP面处的电势：o、i0分别为该三处的表面电荷密度；

第一节 凝聚与絮凝 Stem-Grahame吸附层 在颗粒表面与扩散双电层之间存在吸附层，由于静电作用会 将电子束缚在吸附层中，当表面吸附过量的反离子时可引起颗 粒表面电荷变号、在吸附层中曾在两个表面平行的平面，即内 Helmholtz面（IHP）和外Helmholtz面（OHP）。 1 0 0 C i   − = 0 2 2 i d i d C C      + − = = − Ψ0、Ψi、Ψd分别为颗粒表面、IHP面和OHP面处的电 势：σ0、σi、σd分别为该三处的表面电荷密度；

第一节凝聚与絮凝口憎水胶体的稳定与脱稳静电斥力：-0FpL = Pm- Po =Po范德华引力：A012元h2

第一节 凝聚与絮凝 憎水胶体的稳定与脱稳 静电斥力： 范德华引力： 0 0 0 m m F p p dp d DL m       = = = − = = −   0 2 12 h A VL  = −

第一节凝聚与絮凝对于颗粒半径a与扩散双电层厚度kl之比远远大于1的情况（即ka>>1），两颗粒间相互作用可用两平板相互作用来近似。OLD0X1/k6/KVT,V图5-2胶体化学势能作用曲线示意图

第一节 凝聚与絮凝 对于颗粒半径a与扩散双电层厚度k -1之比 远远大于1的情况（即ka>>1），两颗粒间相互 作用可用两平板相互作用来近似。 图5-2 胶体化学势能作用曲线示意图