1. 膠體的定義及分類膠體（Colloid）又稱膠狀分散體（colloidal dispersion）是一種較均勻混合物，在膠體中含有兩種不同狀態的物質，一種分散相，另一種連續相。分散質的一部分是由微小的粒子或液滴所組成，分散質粒子直徑在1100nm之間的分散系是膠體；膠體是一種分散質粒子直徑介于粗分散體系和溶液之間的一類分散體系，這是一種高度分散的多相不均勻體系。按照分散劑狀態不同分為：氣溶膠以氣體作為分散劑的分散體系。其分散質可以是液態或固態。（如煙、霧等）液溶膠以液體作為分散劑的分散體系。其分散質可以是氣態、液態或固態。（如Fe(OH)3膠體）固溶膠以固體作為分散劑的分散體系。其分散質可以是氣態、液態或固態。（如有色玻璃、煙水晶）按分散質的不同可分為：粒子膠體、分子膠體。如：煙，云，霧是氣溶膠，煙水晶，有色玻璃、水晶是固溶膠，蛋白溶液，淀粉溶液是液溶膠；淀粉膠體，蛋白質膠體是分子膠體，土壤是粒子膠體。2. 膠體的不同表征方式膠體分散體系分為單分散體系和多分散體系。單分散系表征可以用分散度、比表面積法（不規則形狀包括單參數法，雙參數法和多參數法）多分散體系可以用列表法、作圖法，如粒子分布圖，粒子累計分布圖。用激光粒度分析儀測定。膠體的穩定性一般用zeta電位來表征。zeta電位為正，則膠粒帶正電荷，zeta電位為負，則膠粒帶負電荷。zeta電位絕對值越高，穩定性越好，分散度越好，一般絕對值30mV說明分散程度很好。膠體的流變性表征黏度?？捎妹毠莛ざ扔嫞D筒黏度計測定。3.有兩種利用光學性質測定膠體溶液濃度的儀器；比色計和濁度儀，分別說明它們的檢測原理比色計 它是一種測量材料彩色特征的儀器。比色計主要用途是對所測材料的顏色、色調、色值進行測定及分析。工作原理：儀器自身帶有一套從淡色到深色，分為紅黃藍三個顏色系列的標準濾色片。儀器 的工作原理是基于顏色相減混合匹配原理。羅維朋比色計目鏡筒的光學系統將光線折射成90并將觀察視場分成可同時觀察的左右兩個部分，其中一部分是觀察樣品色的視場；另一部分是觀察參比色（即羅維朋色度單位標準濾色片）的視場。適當選擇濾色片組合以達到與被測樣品顏色的最佳匹配，此時儀器顯示的羅維朋濾色片量值即為被測樣品的測量結果。濁度儀濁度儀，又稱濁度計。可供水廠、電廠、工礦企業、實驗室及野外實地對水樣渾濁度的測試。 該儀器常用于飲用水廠辦理QS認證時所需的必備檢驗設備。工作原理：濁度是表現水中懸浮物對光線透過時所發生的阻礙程度。水中含有泥土、粉塵、微細有機物、浮游動物和其他微生物等懸浮物和膠體物都可使水中呈現濁度。濁度儀（濁度計）采用90散射光原理。由光源發出的平行光束通過溶液時，一部分被吸收和散射，另一部分透過溶液。與入射光成90方向的散射光強度符合雷萊公式：Is=(KNV2)/)I0其中：I0入射光強度 Is散射光強度 N單位溶液微粒數V微粒體積 入射光波長 K系數在入射光恒定條件下，在一定濁度范圍內，散射光強度與溶液的混濁度成正比。上式可表示為：Is/I0= KN （K為常數）根據這一公式，可以通過測量水樣中微粒的散射光強度來測量水樣的濁度。4.影響膠體粒子布朗運動位移的因素有哪些？布朗運動看起來復雜而無規則，在一定條件下，在一定時間內粒子所移動的平均位移卻具有一定的數值。愛因斯坦利用分子運動論，假定膠體粒子為球形的前提下，提出如下布朗公式：x粒子沿X方向平均位移;t為觀察時間;為介質粘度;r為粒子半徑;NA阿伏加德羅常數擴散存在濃度梯度時，物質粒子因熱運動（Brown運動）而發生宏觀上的定向遷移現象，稱為擴散。擴散的推動力：濃度梯度描述擴散的基本定律：Fick第一定律和第二定律Fick第一定律（Ficks first law）：沿X方向發生擴散時，在dt時間通過截面積A的物質的量可表示為:D稱為擴散系數，其物理意義是在單位濃度梯度下，在單位時間內通過單位截面的物質的量。D的單位m2s-1對于球形粒子，擴散系數D可用愛因斯坦斯托克斯方程計算：R和L分別為氣體常數和阿伏加德羅常數;為介質粘度;r為球形粒子的半徑;T為溫度Fick第二定律（Ficks second law）：在擴散方向上某一位置的濃度隨時間的變化率存在以下關系：1905年，愛因斯坦假設粒子為球形，推導出粒子在t時間的平均位移x與擴散系數D之間的關系：上式著名的愛因斯坦布朗（Einstein-Brown）運動公式，它揭示了布朗運動與擴散的內在聯系，擴散是布朗運動的宏觀表現，布朗運動是擴散的基礎。5.溶膠體系采用投加電解質的方法使膠粒脫穩，試說明電解質投加電解質投加的選用依據。電解質的聚沉能力有兩種表示法：（1） 聚沉值（或臨界聚沉濃度）：指定條件下，使膠體沉淀所需的最低濃度，以mmolL-1表示；（2） 聚沉率：即聚沉值的倒數。電解質起聚沉作用的是膠體粒子所帶相反電荷的異號離子，異號離子價數越高，聚沉率也越高。M+:M2+:M3+=100:1.6:0.3=(1/1)6:(1/2)6:(1/3)6上式括號中的分母就相當于異號離子的價數，這個規則稱為Schulze-Hardy規則。一價離子的聚沉值約在50150之間，二價離子在0.52之間，三價離子在0.050.1之間。電解質的聚沉能力不但與異號離子的價數有關，而且與其它因素也有關，這些因素是：（1） 異號離子的大小 同價離子的聚沉效率雖然接近，但仍有差別，特別是一價離子的差別比較明顯，若將各離子按其聚沉能力的順序排列，則一價正離子可排列為：H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+一價負離子可排列為F-IO3-H2PO4-BrO3-Cl-ClO3-Br-I-SCN-（2） 同號離子的影響 與膠粒所帶電荷相同的離子稱同號離子，一般說來，它們對膠體有一定的穩定作用，可以降低異號離子的聚沉能力。但也不完全如此，有些同號離子，特別是有機大離子，即使與膠體粒子電荷相同，也能唄膠粒所吸附，增加了異號離子的聚沉值。所以同號離子的影響尚無規律可循。（3） 不規則聚沉 在溶膠中加入少量電解質可以是溶膠聚沉，電解質濃度稍高，沉淀又重新分散形成溶膠，并使膠粒所帶電荷改變符號。如果電解質的濃度再升高，可以是新形成的溶膠再次沉淀，這種現象稱為不規則聚沉。不規則聚沉是膠體粒子對高價異號離子的強烈吸附的結果，少量電解質可以是膠體聚沉，但吸附過多的異號高價離子，是溶膠粒子又重新帶異號離子的電荷，于是溶膠又重新穩定，所帶電荷與原膠粒相反。再加入電解質后，由于電解質離子的作用，又使溶膠聚沉。此時電解質濃度已經很高，在增加電解質也不能使沉淀在分散。（4） 相互聚沉現象 一般來說，帶相同電荷的兩種溶膠混合后沒有變化，當然也有個別例外。若將兩種相反電荷的溶膠相互混合，則發生聚沉，這叫做相互聚沉現象。聚沉的程度與兩者的相對量有關，在膠粒所帶電荷為零的附近沉淀得最完全。如果第二種溶膠的相對含量很小或很大時沉淀都不完全。產生相互聚沉現象的原因是可以把溶膠粒子看成一個巨大離子，所以溶膠的混合相似于加電解質的一種特殊情況。6.在水處理領域，面對多分散體系的膠體水溶液，可采用哪些單元操作進行分離，試說它們分別利用了膠體的哪些性質？絮凝 利用膠體雙電層結構，通過添加絮凝劑，是膠體脫穩，凝聚成團，在通過重力作用下達到固液分離。電泳 用于分離帶不同電性的膠體，其在外電場作用下，分散相膠粒相對于靜止介質作定向移動的電動現象，利用的是其電化學性質電滲析 用于分離不同膠粒大小的膠體，其在外電場作用下分散介質可在相對于與它接觸精致的固體表面定向運動的性質。固體為多孔膜或極細的毛細管，利用不同膠體粒徑大小不同和電化學的性質。7.電凝聚和化學混凝的基本原理是什么？各自有何優勢特點？電凝聚法是指可溶性陽極在廢水處理過程中通電溶解，產生的離子進一步反應生成羥基化合物與廢水中的懸浮物、油類等物質凝聚沉淀從而達到凈化廢水的目的。以鋁電極和鐵電極為例闡述電凝聚法處理廢水過程中所發生的有關反應：鋁陽極反應：Al-3e-Al3+； Al3+（aq）+ 3H2OAl(OH)3 +3H+（aq）； 鐵陽極反應：Fe-2e Fe2+； Fe2（aq）2OH- Fe(OH)2；4Fe(OH)2O2（g）2H2O 4Fe(OH)3； 陰極反應：3H2O +3e-（3/2）H2（g）+3OH-（aq）；電凝聚法處理廢水的作用機理主要有電解凝聚、電氣浮以及電解氧化還原三種：（1） 電解凝聚 以鋁為電解陽極時，在電凝聚法處理廢水的過程中所形成的單核羥基化合物主要有Al(OH)2+，Al(OH)22+，Al2(OH)24+，Al(OH)4；多核羥基化合物主要有 Al6(OH)153+，Al7(OH)174+，Al8(OH)204+，Al13O4(OH)247+，Al13(OH)345+；以鐵為陽極的電凝聚過程中所形成的羥基化合物主要有 Fe(OH)2+，Fe(OH)2+，Fe2(OH)24+，Fe(OH)4，Fe(H2O)2+，Fe(H2O)5OH2+，Fe(H2O)4(OH)2+，Fe(H2O)8(OH)24+，Fe2(H2O)6(OH)42+。這些羥基化合物可以充當絮凝劑與廢水中的油類、懸浮物以及溶解有機物等凝聚聚合成大的絮體，然后沉淀到溶液底部，從而出去這一部分污染物。而且這些羥基絡合離子具有的特殊的鏈式鏈式結構可以起到網捕和架橋的作用，是一種很強的吸附性能，也可以吸附廢水中的部分污染物。（2） 電解氣浮 在電凝聚法處理廢水的過程中，陰極產生 H2、陽極也會有少量 O2生成，這些氣泡細小、均勻而且密度大，在上浮至水面的過程中可以將密度小的絮體攜帶至廢水表面，從而達到凈化廢水的目的。 （3） 電解氧化還原 廢水中常含有氯離子，在電解處理廢水的過程中可以生成具有強氧化性的ClO-，它可以將廢水中的部分氧化物催化氧化成水、二氧化碳以及無毒的小分子有機物，從而提高廢水中COD的去除率。而且HClO、Cl2等具有殺菌作用，可以降低廢水中微生物、細菌的活性，從而提高廢水的生化活性。電凝聚的優缺點：電凝聚法作為處理廢水的一種方法已經被人類使用了一百多年了，它具有以下幾點優點: 處理廢水的設備簡單，僅需一個電解裝置，而且設備占地面積??； 操作容易，適用范圍廣； 反應過程無需添加化學藥劑，所以減小了設備投資和處理成本； 該方法處理廢水時具有電凝聚、電氣浮以及氧化還原等作用，所以其處理效果高。 同時電凝聚法也具有一些缺點，主要表現在：電解過程陽極溶解會給廢水帶來二次污染；處理廢水過程中電極容易鈍化，影響處理效果；電導率低的廢水使用此法進行處理會有很高的能耗；雖然電凝聚法處理廢水應用已久，但是有關它的諸多理論還不是很成熟，所以其應用也受到一定得限制?；瘜W混凝是水中膠體離子聚集的過程，通過適當的物理化學手段使均勻分散的穩定膠體顆粒失去動力穩定性、帶電穩定性和溶劑化作用，促使微小膠體顆粒聚集、尺寸增大，從而使重力沉降作用占主導地位易于實現固液分離，最終去除水中的膠體濁質顆粒。關于混凝原理主要有四個方面理論：壓縮雙電層作用、吸附電中和作用、吸附架橋作用、網捕卷掃作用；(1) 壓縮雙電層作用，較薄的雙電層能夠降低膠體顆粒的排斥勢能，當排斥勢能降到一定程度時，兩膠體顆粒接近時就可以由原來的排斥力為主變成吸引力為主，膠體顆粒之間就會發生凝聚現象；(2) 吸附電中和作用是膠體顆粒表面吸附異號離子、膠體顆粒或電荷的高分子，從而中和了膠體顆粒本身所帶部分電荷，減少了膠體顆粒間的靜電斥力，使膠體顆粒更易于聚沉；(3) 吸附架橋作用是指分散體系中的膠體顆粒通過吸附有機或無機高分子物質架橋連接，凝集變大而發生的脫穩聚沉現象；(4) 網捕卷掃是指投加到水中的鋁鹽、鐵鹽等混凝劑水解后形成大量的具有三維立體結構的水合金屬氧化物，這些水合金屬氧化物體積收縮沉降時，會像多孔的網一樣，將水中膠體顆粒和懸浮濁質顆粒捕獲卷掃下來?；瘜W混凝法操作簡單易行、效果好、處理費用低、適應性強。8.對于大豆蛋白工業廢水，擬采用何種處理方法？說明理由。大豆蛋白廢水是在大豆蛋白生產過程中產生的廢水，屬于高濃度有機廢水。近年來，我國大豆蛋白生產加工行業飛速發展，己成為全球最大的大豆蛋白出口國，相應地也產生了大量的廢水。據統計，年產萬噸的大豆蛋白生產企業每天可排放超過1000噸乳清廢水。大豆蛋白廢水的特點是：成分較復雜，有機物含量高（以糖類和蛋白質為主，包括鹿糖、大豆球蛋白以及大豆乳清蛋白等，水質水量變化大，對廢水處理設施的沖擊性大等。該廢水的處理目前多采用生物處理工藝。然而,對于乳清廢水這種高蛋白廢水,無論是活性污泥法還是厭氧處理工藝都不太理想;此外,在常規的生物處理中,越來越突出的另一個問題是污泥的處置?；钚晕勰喾▽OD的40%60%轉化為剩余污泥,而厭氧處理也會導致一部分有機物轉化為剩余污泥,污泥的填埋需要大量的土地,而污泥堆肥技術多年來也一直未能得到有效發展和應用。將高濃度有機廢水當作純粹的“廢水”進行處理而不將其作為資源利用起來,是很不合適的。如果能有效地回收其中的蛋白質和低聚糖,不僅回收了有用資源,而且凈化了污水.有研究表明,膜分離技術是實現這一目的的有效途徑.采用超濾膜分離其中的蛋白質,可將原液中的COD降到800010000mg /L,再以納濾膜提取其中的低聚糖,可將COD值進一步降低到100mg /L以下,剩下的廢水送污水處理站以生化方法進行處理。據研究，大豆蛋白廢水中含有