环境功能材料8絮凝、过滤材料.ppt

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1、水污染控制材料,目录,1 絮凝材料2 过滤材料,絮凝材料,絮凝（混凝）：使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固-液分离的目的，这一现象或操作称作絮凝。,用途,给水处理中应用广泛。降低原水浊度、色度，去除颗粒物。脱除80-95%的悬浮物质和65-95%的胶体物质。胶体物质与水中COD值密切相关，对降低COD有重要作用。,胶体（水溶胶）,悬浊液、胶体、溶液。微细颗粒物分散在水溶液中构成胶体物质。分散质粒子直径在1nm100nm之间的分散系。,胶体结构（双电层）,胶核吸附层(电位离子)扩散层电 位（胶粒/扩散层）带电量越大，越稳定。,絮凝机理,1 压缩双电层作用胶体中加

2、入电解质，离子浓度增加。异号离子有中和吸附层、扩散层电荷的趋势，也就降低了电 位。电位降低到临界电位时，胶体微粒聚集。高价电解质压缩胶体双电层的效果好。（Na+，Al3+）,2 吸附架桥作用高分子物质与胶体微粒具有强烈吸附作用。高分子链一端吸附了胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，形成胶粒-高分子-胶粒的絮凝体。,胶体保护：高分子絮凝剂加入量过多，胶粒之间充斥着高分子物质，收到阻碍而不能聚集。要求：需要一定的分子长度高分子物质量不能太少，也不能太多,3 网捕作用三价铝盐水解形成氢氧化物沉淀时，沉淀能网捕、卷扫水中胶体微粒。属于一种机械作用。,有机絮凝剂主要起架桥作用硫酸铝等无机絮凝剂压缩双电层、吸附

3、架桥、网捕等作用兼有。,絮凝剂,无机,有机,微生物,硫酸铝絮凝剂,硫酸铝（化学式Al2(SO4)3，式量342.15）絮凝原理：它溶解于水后所生成的铝离子和氢氧化铝，铝离子：压缩双电层；氢氧化铝：架桥和网捕。,制备,Al2O3+H2SO4 Al2(SO4)3+H2O,生物絮凝剂,目前发现的具有絮凝性能的微生物有30多种，分别属于细菌、放线菌、酵母菌、霉菌等。合成步骤：（）生物絮凝剂产生菌的筛选；（）生物絮凝剂的提纯。,u_principles.ppt 7/31/98,过 滤 材料,u_principles.ppt 7/31/98,定义,过滤利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物,u_pr

4、inciples.ppt 7/31/98,定义,小颗粒的相对尺寸,定义,过滤/分离范围,u_principles.ppt 7/31/98,过滤器的功能,过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子，过滤/分离是在一个平面上进行的。,u_principles.ppt 7/31/98,过滤器的功能,实际上，很多过滤器滤材具有深度。“弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了 辅助作用,u_principles.ppt 7/31/98,过滤器的功能,“弯曲通道”存在于：,浇铸膜,或 纤维缠绕,过滤材料的种类,Woven fabric（机织物）,Knitted fabric（针织物）,Nonwoven fabri

5、c（非织造布）,占过滤材料的90%；全球每年的非织造过滤材料的消耗接近20亿美元；过滤组件和过滤材料工业的价值超过1000亿美元；过滤组件和过滤材料工业的价值以每年35%的速度增长。,过滤材料的选择,选择的原则,过滤性能机械性能成本,在气体过滤方面，非织造材料成功地代替了机织物；而在液体过滤方面，非织造材料代替机织物还不太成功。原因是：非织造材料的强力较低。,u_principles.ppt 7/31/98,过滤介质类型,u_principles.ppt 7/31/98,表面过滤介质深度过滤介质,滤材类型,通常，过滤器滤材可分为两类：,*过滤器制造商对这些述语的正式定义还未达成一致,u_pri

6、nciples.ppt 7/31/98,表面过滤介质:金属编织网粉末烧结深度过滤介质:浇铸膜结构纤维材料结构,滤材类型,两类介质:,u_principles.ppt 7/31/98,表面过滤介质,所有滤孔在同一个平面上依靠直接拦截捕获颗粒,最严格的定义:,u_principles.ppt 7/31/98,表面过滤,u_principles.ppt 7/31/98,表面或筛网过滤的局限,主要依靠直接拦截。小于孔径的颗粒将穿过。惯性撞击效果有限.扩散拦截有微效.,u_principles.ppt 7/31/98,深度过滤介质,污染物捕获于介质内部结构的一种过滤介质，其滤孔遍布整个介质厚度。变化的流

7、体通道可以获得更高容污能力,最严格的定义:,u_principles.ppt 7/31/98,深度过滤介质,颗粒可以在表面被捕集，,也可以在介质层内被捕集，因此，提高了容污能力。,u_principles.ppt 7/31/98,深度过滤介质,u_principles.ppt 7/31/98,三种过滤机制,直接拦截惯性撞击扩散拦截,u_principles.ppt 7/31/98,直接拦截,液体中的基本过滤机制本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒例如：一种简单的筛网可以拦截尺寸 大于其孔径的颗粒,u_principles.ppt 7/31/98,直接拦截,绝对截留-颗粒被捕获在滤材纤维之间形成的孔

8、中,u_principles.ppt 7/31/98,直接拦截,当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除容污能力可以用弯曲结构提高 筛网无此作用,u_principles.ppt 7/31/98,直接拦截,通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被拦截不规则形状的颗粒/方向性多个颗粒同时撞击到同一个滤孔,u_principles.ppt 7/31/98,直接拦截,不规则形状的搭桥,u_principles.ppt 7/31/98,直接拦截,多个小颗粒的搭桥,u_principles.ppt 7/31/98,惯性撞击,尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式流体携带的颗粒由于质量和线速度而具有直线 运动的惯性

9、颗粒离开流体主流而撞击到滤材上,u_principles.ppt 7/31/98,惯性撞击,当流体改变运动方向时，惯性使颗粒撞击到滤材表面,因吸附力的存在颗粒便停留在撞击表面,u_principles.ppt 7/31/98,惯性撞击,当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进。这将增加该过滤机理的有效性。,u_principles.ppt 7/31/98,惯性撞击,u_principles.ppt 7/31/98,惯性撞击,颗粒被机械拦截或被吸附拦截在气体中比在液体中更有效.对大于 0.5-1.0 微米的颗粒很有效.,u_principles.ppt 7/31/98,扩散拦截,气体分子(作随机运

10、动)碰撞小颗粒或雾滴布朗运动(Brownian motion)碰撞的结果，增加了颗粒碰撞过滤介质的机会仅在气体中有效,u_principles.ppt 7/31/98,扩散拦截,气体分子作布朗运动,u_principles.ppt 7/31/98,扩散拦截,u_principles.ppt 7/31/98,扩散拦截,被随机运动的气体分子碰撞的颗粒撞击到过滤介质上并被吸附截留,u_principles.ppt 7/31/98,扩散拦截,当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进。这将增加过滤机制的有效性。,u_principles.ppt 7/31/98,扩散拦截,气体过滤器能够去除尺寸远小于其液体精度 的污染物对细小颗粒(0.1-0.3微米)非常有效如果一个气体过滤器在湿润环境中运行，它的去除能力即变为液体精度,u_principles.ppt 7/31/98,Zeta 正电势:滤材所带的正电荷捕捉带负电的污染物絮凝:添加高分子电解质(例如淀粉)使细颗粒凝聚成较大的颗粒进而形成滤饼助滤剂:添加助滤剂(例如：硅藻土)以形成滤饼,液体过滤的辅助方式,