胶体化学在水处理中的应用

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,LOGO,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,饱和多孔介质中纳米胶体吸附机理的研究简介,姓名：张黎 专业：环境工程,学号：,201303072,Contents,研究意义,国内外研究进展,影响胶体吸附的各种因素,理论研究进展,结论与展望,2,研究意义,地下环境的污染物种类繁多，有些可以直接溶解在地下水中，而另外一些具有胶体性质的病原体微生物，如病毒、细菌、原生动物或有毒物质则可吸附在同样具有胶体性质的粘土矿物和氧化物表面。过去人们普遍认为在土壤中只有液相和气相可以作为载体运输养分或污染物到地下环境后来发现一些溶解度较低的污染物也可以进入地下水，研究表明这是由于土壤中的某些胶体可以作为载体吸附污染物，随着胶体的移动污染物被运输到地下水。此后，在研究污染物运移的过程中考虑到三相介质：流动的液相，稳定的固相以及可移动的胶体相。,3,胶体是指粒径范围在,1nm-10,m,的极细物质颗粒，如粘土矿物、金属氧化物细菌、病毒和有机大分子等由于其表面电荷作用，污染物可吸附在胶体表面由胶体携带运移。而有些胶体物质本身就是污染元素，如微生物病原体、病毒、细菌、原生动物等,由于微生物病原体对地下水的污染越来越值得关注，微生物在地下的运移过程在国外近年逐渐成为研究热点而纳米胶体,(,直径,10-100nm),与某些病毒的粒径比较接近，研究病毒和纳米颗粒在土壤中的行为在某种程度上具有相似的理论和方法,4,国内外研究进展,由于胶体具有特殊的表面化学性质，胶体在多孔介质中的运移过程十分复杂。胶体在渗流区域的运移依赖于其渗透速率、弥散作用以及其他可以影响胶体在稳定固相表面吸附和释放的过程对于胶体及胶体承载污染物的运移，目前的研究主要着眼于污染物和胶体之间的相互作用，以及胶体在固相表面的吸附，在多孔介质孔隙中的移动，拦截等过程,5,胶体的吸附通常是指胶体颗粒由液相转移到固相表面的过程，广义的吸附反应可包括附着碰撞，沉积，以及污水处理和过滤工业所指的去除和过滤过程。,6,胶体在固相表面的吸附反应主要包括两个过程：运移过程和吸附过程。前者指胶体由液相中靠近多孔介质表面的过程，主要由对流和扩散作用控制，一些大胶体还受到重力、水流曳力、小孔隙的堵塞以及已吸附胶体的阻塞作用等；后者指胶体在介质颗粒表面的吸附过程，主要由胶体与介质颗粒表面近距离接触所产生的各种界面胶体化学作用力来决定，这些作用力主要包括双电层力，范德华力、水合作用、疏水作用以及当高分子化合物或聚合体吸附于界面时所产生的高分子吸附层作用。,7,影响胶体吸附的各种因素,有机质,多孔介质类型,胶体性质,溶液性质,孔隙含水率,因素,8,一,多孔介质类型,多孔介质类型大部分土壤颗粒表面不利于胶体吸附，仅有小部分颗粒表面的电荷性质有利于胶体的吸附。但是土壤颗粒表面包被的各种金属氧化物则对病毒有很强的吸附能力除土壤表面的非均质性外，土壤的阳离子交换量、轱粒含量，比表面积等都会对胶体的吸附产生影响。,9,二,胶体性质,胶体性质包括两方面，一是胶体粒径的大小，二是胶体的表面性质。胶体表面的带电性质以及巯水性质对界面反应的影响也很大对于一些微生物胶体，如病毒、细菌等，其表面等电点显著影响着与介质表面的相互反应胶体表面净电荷为,0,时溶液的,pH,称为胶体的等电点当溶液,pH,高于胶体的等电点时，胶体表面带净负电荷，反之则带净正电荷。此外，胶体表面各种不同的官能团决定了胶体的极性，并表现出不同的亲水或疏水性，很大程度上影响了胶体在固液两相界面上的反应,10,三 溶液性质,溶液性质包括物理性质和化学性质两方面物理性质主要影响多孔介质中流体的水动力条件，从而影响悬浮其中的胶体颗粒运输的水动力环境。因此研究胶体运移的过程中，流场的水动力参数是必要的基本参数。溶液的化学性质主要包括离子强度和,pH,。,11,四,孔隙含水率,胶体在饱和多孔介质与非饱和多孔介质中的吸附和运移过程差别很大在非饱和多孔介质中，由于出现了气液界面，胶体的吸附效率往往大于饱和介质。分别对不同含水率下胶体吸附实验进行对比后发现，孔隙含水率越低，胶体的吸附作用越显著，并提出随着含水率的降低，不仅减少了胶体在多孔介质中的运输途径，而且会引发其他增强吸附的作用机制，如薄膜阻碍作用。气液界面的拦截作用等。,12,五,有机质,土壤溶液中的有机质可以通过和胶体竞争吸附位点而减少胶体的吸附。溶解的有机质还可能破坏土壤和胶体间的疏水键，使胶体解吸速率增加由于病毒和有机质表面都带有疏水基团，当有机质吸附在土壤颗粒表面时可为病毒提供疏水键合位点，有机质的存在也可能通过疏水作用增加病毒的吸附。因此，有机质对病毒吸附的影响很难定量，特别是在田间条件下,13,理论研究进展,最早研究胶体吸附时采用平衡吸附或动力学吸附模型，这一方法较为传统，但是不能有效的反映自然条件下胶体在多孔介质中的吸附现象。然而近年来大量实验结果表明胶体过滤理论与众多实验结果产生了较大偏差这是由于颗粒表面的胶体化学特征使界面相互作用变得十分复杂，显著影响着胶体的动力学吸附过程。当胶体与介质颗粒作用距离很近时,(,几十纳米,),，界面作用力对吸附反应起到决定性作用。,14,结论与展望,控制,20nm,橡胶颗粒在饱和石英砂介质中吸附作用的机理随离子强度的增加依次为：无利化学条件下的双电层排斥力，初级势阱与次级势阱耦合作用，有利化学条件下胶体的扩散作用了解控制胶体吸附的主要作用机理后，对于预测纳米胶体以及与其性质相似的病毒等微生物胶体在饱和多孔介质中的运移过程具有重要意义,.,15,Thank You !,国内外研究进展,Title,Add your text,ThemeGallery,is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,17,Diagram,Text,Text,Text,Add Your,Title Text,Text 1,Text 2,Text 3,Text 4,Text 5,Add Your,Title Text,Text 1,Text 2,Text 3,Text 4,Text 5,Text,Text,18,Diagram,Concept,Add Your Text,Text,Text,Text,Text,Text,Text,19,Diagram,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,20,D,B,C,A,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your,Text here,Diagram,21,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,Diagram,Text,Text,Text,22,Diagram,Add Your Title,Text,Text,Text,Text,23,Cycle Diagram,Concept,B,E,C,D,A,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,24,Diagram,1,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,2,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,3,ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.,25,Diagram,Your Text,Your Text,Your Text,Your Text,Your Text,Your Text,Your Text,Your Text,2001,2002,2003,2004,26,Progress Diagram,Phase 1,Phase 2,Phase 3,27,Block Diagram,TEXT,TEXT,TEXT,TEXT,TEXT,TEXT,TEXT,TEXT,28,Table,29,Diagram,Text,Text,Text,Title,Text,Text,Text,Add Your Text,30,Block Diagram,Add Your Text,Add Your Text,concept,Concept,Concept,Concept,31,