环境功能材料8絮凝过滤材料

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

2、体中加入电解质，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：1. 需要一定的分子长度2. 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

3、机絮凝剂压缩双电层、吸附架桥、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过过 滤滤 材料材料u_principles.ppt 7/31/98定义定义过滤过滤利用有孔介质从流体(液体或气体

4、)中除去污染物u_principles.ppt 7/31/98定义定义小颗粒的相对尺寸小颗粒的相对尺寸8.040人发直径裸眼可见最小颗粒花粉红细胞酵母和真菌6.0100 um806020105.0沙雷氏菌 假单胞菌 0.43.02.01.00.80.60.50.34.0 um定义定义过滤过滤 / 分离范围分离范围 颗粒尺寸颗粒尺寸 10-4 10-3 10-2 10-1 1.0 10 102 103 ( 微米微米) 平均分子量平均分子量 100 200 20,000 500,000 cloth & depth filtersscreens & strainers微滤微滤超滤超滤纳滤纳滤反渗透反

5、渗透过滤工艺范围过滤工艺范围red bloodcellslatex emulsionsoil emulsionspaint pigmentbacteriasandhuman hairprotein / enzymescarbonblackvirusatomicradii可溶盐类可溶盐类voc抯抯, pcd, susp. oil金属离子金属离子膜膜类型类型普通污染物普通污染物的相对尺寸的相对尺寸滤布和深层过滤器滤布和深层过滤器筛网和滤网筛网和滤网微滤微滤超滤超滤纳滤纳滤反渗透反渗透过滤工艺范围过滤工艺范围红细胞红细胞乳胶乳胶油乳剂油乳剂油漆颜料油漆颜料细菌细菌沙粒沙粒人发人发蛋白蛋白 / 酶酶碳

6、粒碳粒病毒病毒辐射原子辐射原子可溶盐类可溶盐类voc抯抯, pcd, susp. oil金属离子金属离子膜膜类型类型普通污染物普通污染物的相对尺寸的相对尺寸u_principles.ppt 7/31/98过滤器的功能过滤器的功能过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子，过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子， 过滤过滤 / 分离是在一个平面上进行的。分离是在一个平面上进行的。u_principles.ppt 7/31/98过滤器的功能过滤器的功能 实际上，很多过滤器滤材具有深度。实际上，很多过滤器滤材具有深度。 “弯曲通道弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了的结果对于污染物的去除起到了 辅助作用辅

7、助作用 u_principles.ppt 7/31/98过滤器的功能过滤器的功能“弯曲通道”存在于：浇铸膜浇铸膜或或 纤维缠绕纤维缠绕过滤材料的种类过滤材料的种类woven fabric （机织物）（机织物）knitted fabric （针织物）（针织物）nonwoven fabric（非（非织造布）织造布）占过滤材料的占过滤材料的90%；全球每年的非织造过滤材料的消耗全球每年的非织造过滤材料的消耗接近接近20亿亿美元美元；过滤组件和过滤材料工业的价值过滤组件和过滤材料工业的价值超过超过1000亿亿美元美元；过滤组件和过滤材料工业的价值以过滤组件和过滤材料工业的价值以每年每年35%的速度增长

8、。的速度增长。过滤材料的选择过滤材料的选择选择的原则选择的原则p过滤性能过滤性能p机械性能机械性能p成本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过滤介质类型过滤介质类型u_principles.ppt 7/31/984表面过滤介质4深度过滤介质滤材类型滤材类型通常，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_principles.ppt 7/31/984表面过滤介质:0金属编织网粉末烧结4深度过滤介质:0浇铸膜结构0纤维材料结构

9、滤材类型滤材类型两类介质:u_principles.ppt 7/31/98表面过滤介质表面过滤介质4所有滤孔在同一个平面上4依靠直接拦截捕获颗粒最严格的定义:u_principles.ppt 7/31/98表面过滤表面过滤u_principles.ppt 7/31/98表面或筛网过滤的局限表面或筛网过滤的局限4 主要依靠直接拦截。小于孔径的颗粒将穿过。 4 惯性撞击效果有限.4 扩散拦截有微效. u_principles.ppt 7/31/98深度过滤介质深度过滤介质4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。4变化的流体通道可以获得更高容污能力最严格的定义:u_prin

10、ciples.ppt 7/31/98深度过滤介质深度过滤介质4颗粒可以在表面被捕集，4也可以在介质层内被捕集，4因此，提高了容污能力。u_principles.ppt 7/31/98深度过滤介质深度过滤介质u_principles.ppt 7/31/98三种过滤机制三种过滤机制4直接拦截4惯性撞击4扩散拦截u_principles.ppt 7/31/98直接拦截直接拦截4液体中的基本过滤机制4本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒4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直接拦截直接拦截绝对截留绝对截留 - 颗粒被捕获在滤材纤维之间形成的孔中

11、颗粒被捕获在滤材纤维之间形成的孔中 u_principles.ppt 7/31/98直接拦截直接拦截4当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除4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直接拦截直接拦截4通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被拦截0不规则形状的颗粒 / 方向性0多个颗粒同时撞击到同一个滤孔u_principles.ppt 7/31/98直接拦截直接拦截不规则形状的搭桥不规则形状的搭桥u_principles.ppt 7/31/98直接拦截直接拦截多个小颗粒的搭桥多个小颗粒的搭桥u_principles.ppt 7/31/98惯性撞击惯性撞

12、击4尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式4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4颗粒离开流体主流而撞击到滤材上u_principles.ppt 7/31/98惯性撞击惯性撞击当流体改变运动方向时，惯性使颗粒撞击到滤材当流体改变运动方向时，惯性使颗粒撞击到滤材表面表面,因吸附力的存在颗粒便停留在撞击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惯性撞击惯性撞击u_principles.ppt 7/31/98

13、惯性撞击惯性撞击4颗粒被机械拦截或被吸附拦截4在气体中比在液体中更有效.4对大于 0.5 - 1.0 微米的颗粒很有效.u_principles.ppt 7/31/98扩散拦截扩散拦截4气体分子 (作随机运动) 碰撞小颗粒或雾滴4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4仅在气体中有效u_principles.ppt 7/31/98扩散拦截扩散拦截气体分子作布朗运动气体分子作布朗运动u_principles.ppt 7/31/98扩散拦截扩散拦截u_principles.ppt 7/31/98扩散拦截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扩散拦截扩散拦截4气体过滤器