現在的(de)(de)水處理(li)中絮（混）凝劑(ji)(ji)的(de)(de)應用(yong)(yong)很(hen)普(pu)遍了，但(dan)是很(hen)多同行對絮（混）凝劑(ji)(ji)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)機理(li)普(pu)遍不(bu)是太了解或者了解的(de)(de)比(bi)較片面(mian)，這(zhe)篇文章(zhang)會(hui)全面(mian)解析絮（混）凝劑(ji)(ji)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)機理(li)——混凝是凝聚(ju)和絮凝的(de)(de)總(zong)稱，這(zhe)里分(fen)開介紹(shao)兩種的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)機理(li)！

一、絮凝劑的作用機理

1、凝聚

凝(ning)聚：主要是指膠體脫穩并生成(cheng)微小(xiao)聚集體的過程(cheng)。凝(ning)聚的作用機理(li)一般有(you)：壓(ya)縮雙電子(zi)層、吸附—電性中和、吸附架橋作用、網(wang)捕—卷掃作用四種解釋。

1. 壓縮雙電層作用

根據DLVO理論(lun)，加(jia)入含有高(gao)價(jia)態正電(dian)(dian)荷離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)電(dian)(dian)解質(zhi)時，高(gao)價(jia)態正離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)通過靜電(dian)(dian)引力進入到膠(jiao)體顆粒(li)(li)表(biao)面(mian)，置換出原來(lai)的(de)低價(jia)正離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)，這樣雙電(dian)(dian)層仍然(ran)保持(chi)電(dian)(dian)中性(xing)，但正離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)數量卻減少(shao)了(le)，也就是雙電(dian)(dian)層的(de)厚(hou)度變薄，膠(jiao)體顆粒(li)(li)滑(hua)動面(mian)上的(de)ξ電(dian)(dian)位降低。

當ξ電位降(jiang)至(zhi)0時(shi)，稱(cheng)為等電狀態，此時(shi)排斥(chi)勢(shi)壘完全消失。

ξ電位降(jiang)至某(mou)一數值使膠體顆(ke)(ke)粒總勢(shi)能曲線上(shang)的(de)(de)勢(shi)壘Emax=0，膠體顆(ke)(ke)粒即發生聚集(ji)作用，此時的(de)(de)ξ電位稱為(wei)臨界電位ξk。

2. 吸附—電性中和

膠(jiao)體(ti)顆(ke)粒(li)(li)表面吸附(fu)異(yi)號(hao)離子(zi)、異(yi)號(hao)膠(jiao)體(ti)顆(ke)粒(li)(li)或帶異(yi)號(hao)電(dian)荷(he)的高分(fen)子(zi)，從而中和(he)了膠(jiao)體(ti)顆(ke)粒(li)(li)本身所(suo)帶部分(fen)電(dian)荷(he)，減少(shao)了膠(jiao)粒(li)(li)間(jian)的靜電(dian)引力，使膠(jiao)體(ti)顆(ke)粒(li)(li)更易于(yu)聚沉。

驅動力包(bao)括(kuo)靜(jing)電引力、氫(qing)鍵(jian)、配位(wei)鍵(jian)和范(fan)德華力等(deng)。可以解釋水處理中膠(jiao)體顆(ke)粒的再(zai)穩定現象(xiang)。

3. 吸附架橋作用

分(fen)散體系中德膠體顆粒(li)通過吸附有機物或無(wu)機高(gao)分(fen)子物質(zhi)架橋連接，凝集(ji)(ji)為大的聚集(ji)(ji)體而(er)脫穩聚沉。分(fen)為

1、長鏈(lian)高分(fen)子架橋；

2、短距離架橋。

三種類型：

①膠粒與不帶電荷的(de)高分(fen)子物質發(fa)生架橋，涉及范德華力(li)、氫鍵、配(pei)位鍵等吸附力(li)。

②膠(jiao)粒與帶異號電(dian)荷的(de)高分(fen)子物質(zhi)發(fa)生架橋(qiao)，除范德華力、氫鍵(jian)、配位鍵(jian)外，還有電(dian)中和作用。

③膠粒與帶同號(hao)電荷的(de)高(gao)分子物質發生架(jia)橋，“靜電斑”作(zuo)用

4. 網捕—卷掃作用

投加到水(shui)中的(de)鋁(lv)鹽(yan)、鐵鹽(yan)等混凝劑(ji)水(shui)解后(hou)形成(cheng)較大量(liang)的(de)具有三維立體結構的(de)水(shui)合金(jin)屬氧化物沉淀，當這些水(shui)合金(jin)屬氧化物體積收(shou)縮(suo)沉降時，象篩(shai)網(wang)一樣將(jiang)水(shui)中膠體顆粒和(he)懸濁質顆粒捕獲卷掃下來。

網捕—卷掃(sao)作用(yong)主(zhu)要是一(yi)種機(ji)械作用(yong)。

2、絮凝

絮凝(ning)：絮凝(ning)主要是指脫穩的(de)膠體(ti)或(huo)微小懸浮物聚(ju)集成大的(de)絮凝(ning)體(ti)的(de)過程。

1）異(yi)向絮凝（Perikinetic flocculation）：由布(bu)朗運動所引起的膠體顆(ke)粒(li)碰撞聚集。

布朗(lang)運(yun)動隨著(zhu)顆粒(li)粒(li)徑增(zeng)長(chang)而(er)逐(zhu)漸減弱，當粒(li)徑增(zeng)長(chang)到一定(ding)尺(chi)寸，布朗(lang)運(yun)動不再起作(zuo)用。

2）同向絮凝（orthokinetic flocculation）：由外(wai)力（攪拌）推動所引起的(de)膠體顆粒碰撞聚(ju)集。

膠體顆(ke)粒(li)在(zai)(zai)外(wai)力作(zuo)用下向(xiang)某一方向(xiang)運動(dong)，由于不同膠粒(li)存在(zai)(zai)速度差(cha)，依此完成顆(ke)粒(li)的碰撞聚(ju)集。

3、混凝

混凝：既有(you)凝聚(ju)作用（膠(jiao)體脫穩(wen)）又有(you)絮(xu)凝作用（脫穩(wen)的膠(jiao)體或(huo)微小懸浮物聚(ju)集）的。是(shi)凝聚(ju)、絮(xu)凝兩個(ge)過(guo)程(cheng)的總稱。是(shi)水中膠(jiao)體粒(li)子及微小懸浮物的聚(ju)集過(guo)程(cheng)。

也就是說“混(hun)凝(ning)”包含了從(cong)(cong)原(yuan)水投藥到水混(hun)合、藥反(fan)應（脫穩(wen)、絮(xu)(xu)凝(ning)）再到形成大顆粒的(de)絮(xu)(xu)凝(ning)物的(de)整個過程(cheng)。而(er)絮(xu)(xu)凝(ning)是指膠(jiao)體(ti)顆粒脫穩(wen)后，從(cong)(cong)形成微小絮(xu)(xu)凝(ning)物形成大絮(xu)(xu)體(ti)的(de)階段。

二、常用絮凝劑的分類

絮(xu)凝劑是能夠(gou)降低或(huo)消(xiao)除(chu)水中分散微粒的沉淀穩(wen)定性和聚合穩(wen)定性，使分散微粒凝聚、絮(xu)凝成(cheng)聚集體而除(chu)去的一(yi)類(lei)物質。按照化學成(cheng)分，絮(xu)凝劑可分為無機絮(xu)凝劑、有機絮(xu)凝劑以及微生物絮(xu)凝劑三(san)大類(lei)。

下面主要介(jie)紹一下最常用的無機、有機絮凝劑：

1、無機高(gao)分(fen)子(zi)絮凝劑最常用的有(you)PAC(聚(ju)合氯化(hua)鋁(lv))、PFS（聚(ju)合硫酸鐵）；易容于水，具有(you)一定的腐蝕性(xing)。可以以溶液形(xing)式(shi)投加(jia)，也可以以顆粒形(xing)式(shi)投加(jia)。

2、有機(ji)高分子(zi)(zi)絮凝劑最常用的為PAM(聚丙烯(xi)酰胺)；可溶(rong)(rong)于水(shui)，但溶(rong)(rong)解速度很慢(man)，一般(ban)先配制成(cheng)溶(rong)(rong)液(ye)后投(tou)加。分為陰離(li)子(zi)(zi)型和陽(yang)離(li)子(zi)(zi)型。陰離(li)子(zi)(zi)型一般(ban)用于污水(shui)絮凝劑，陽(yang)離(li)子(zi)(zi)型一般(ban)用于污泥脫水(shui)。PAM易吸水(shui)潮解成(cheng)塊，保存地點(dian)必須(xu)干燥。

三、影響絮凝劑使用的因素

(1)水的pH值

水(shui)(shui)的(de)(de)pH值(zhi)對無機絮(xu)(xu)凝(ning)劑的(de)(de)使用效果影響(xiang)很(hen)大(da)，pH值(zhi)的(de)(de)大(da)小關系到選用絮(xu)(xu)凝(ning)劑的(de)(de)種類、投加量和(he)混凝(ning)沉淀效果。水(shui)(shui)中的(de)(de)H+和(he)OH-參與絮(xu)(xu)凝(ning)劑的(de)(de)水(shui)(shui)解(jie)反應，因此，pH值(zhi)強烈影響(xiang)絮(xu)(xu)凝(ning)劑的(de)(de)水(shui)(shui)解(jie)速度(du)、水(shui)(shui)解(jie)產物的(de)(de)存在形態(tai)和(he)性能。

以通(tong)過(guo)生成Al(OH)3帶(dai)電(dian)膠體實現混凝作(zuo)用的(de)鋁鹽為例(li)，當pH值﹤4時，Al3+不能大量水解(jie)(jie)(jie)成Al(OH)3，主要(yao)以Al3+離子(zi)的(de)形式存在，混凝效果(guo)(guo)極差(cha)。pH值在6.5～7.5之間時，Al3+水解(jie)(jie)(jie)聚(ju)合成聚(ju)合度很大的(de)Al(OH)3中性膠體，混凝效果(guo)(guo)較好。pH值﹥8后，Al3+水解(jie)(jie)(jie)成AlO2-，混凝效果(guo)(guo)又變得很差(cha)。

水(shui)的(de)堿度對pH值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)有緩沖作用，當(dang)堿度不夠時(shi)，應添加(jia)石(shi)灰等藥劑予以補(bu)充。當(dang)水(shui)的(de)pH值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)偏高時(shi)，則需要加(jia)酸調整pH值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)到中性(xing)。相比之(zhi)下，高分子絮凝劑受pH值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)影(ying)響(xiang)較小。

(2)水溫

水(shui)溫影響絮凝(ning)劑(ji)的(de)水(shui)解(jie)速(su)度(du)和礬花形成的(de)速(su)度(du)及結構。混凝(ning)的(de)水(shui)解(jie)多是吸熱(re)反應，水(shui)溫較低時，水(shui)解(jie)速(su)度(du)慢且(qie)不完全。

低溫情(qing)況下，水(shui)的(de)粘度大(da)，布(bu)朗運動減(jian)弱，絮(xu)(xu)凝劑(ji)膠(jiao)體顆粒與水(shui)中(zhong)雜(za)質顆粒的(de)碰撞次數減(jian)少，同(tong)時水(shui)的(de)剪切力增大(da)，阻礙混凝絮(xu)(xu)體的(de)相互粘合;因此(ci)，盡管增加了絮(xu)(xu)凝劑(ji)的(de)投(tou)加量，絮(xu)(xu)體的(de)形成還是很緩(huan)慢，而且結構松散(san)、顆粒細小(xiao)，難(nan)以(yi)去除。

低溫對高分子(zi)(zi)絮凝(ning)(ning)劑(ji)的(de)影響較小(xiao)。但要注意的(de)是，使(shi)用(yong)有機(ji)高分子(zi)(zi)絮凝(ning)(ning)劑(ji)時(shi)，水(shui)溫不能(neng)過(guo)高，高溫容(rong)易使(shi)有機(ji)高分子(zi)(zi)絮凝(ning)(ning)劑(ji)老化甚(shen)至分解生成(cheng)不溶(rong)性(xing)物質，從而降低混凝(ning)(ning)效果。

(3)水中雜(za)質成分

水中(zhong)雜(za)質(zhi)顆(ke)粒(li)大小參差(cha)不(bu)齊(qi)對混凝有(you)(you)利(li)(li)，細小而(er)均勻會導致混凝效(xiao)果很差(cha)。雜(za)質(zhi)顆(ke)粒(li)濃度過低(di)往(wang)往(wang)對混凝不(bu)利(li)(li)，此(ci)時(shi)回流沉淀物(wu)或(huo)投(tou)加(jia)助凝劑可提高混凝效(xiao)果。水中(zhong)雜(za)質(zhi)顆(ke)粒(li)含有(you)(you)大量有(you)(you)機物(wu)時(shi)，混凝效(xiao)果會變差(cha)，需要增加(jia)投(tou)藥(yao)量或(huo)投(tou)加(jia)氧化(hua)劑等起助凝作用的藥(yao)劑。水中(zhong)的鈣鎂離(li)子、硫化(hua)物(wu)、磷化(hua)物(wu)一般對混凝有(you)(you)利(li)(li)，而(er)某些陰(yin)離(li)子、表面活(huo)性物(wu)質(zhi)對混凝有(you)(you)不(bu)利(li)(li)影響。

(4)絮(xu)凝劑種類(lei)

絮(xu)凝劑(ji)的選(xuan)擇主要取決于水中(zhong)膠體和懸浮物的性質及濃度。如(ru)果水中(zhong)污(wu)染物主要呈膠體狀(zhuang)態，則應首(shou)選(xuan)無(wu)機(ji)絮(xu)凝劑(ji)使其(qi)脫(tuo)穩凝聚(ju)，如(ru)果絮(xu)體細小，則需要投加高分(fen)子絮(xu)凝劑(ji)或配合使用活化硅膠等助凝劑(ji)。

很多情況下，將無(wu)機絮凝(ning)劑(ji)與高分子絮凝(ning)劑(ji)聯(lian)合(he)使用(yong)(yong)，可(ke)明顯提高混凝(ning)效果，擴大應(ying)用(yong)(yong)范圍(wei)。對于(yu)高分子而言，鏈狀分子上所帶(dai)電(dian)荷(he)量越(yue)大，電(dian)荷(he)密(mi)度越(yue)高，鏈越(yue)能(neng)充分伸展(zhan)，吸附架橋的(de)作用(yong)(yong)范圍(wei)也就越(yue)大，混凝(ning)效果會(hui)越(yue)好(hao)。

(5)絮凝劑投加量

使(shi)用混凝法處理任何(he)廢水，都存(cun)在最佳絮凝劑和最佳投(tou)(tou)藥量(liang)，通(tong)常都要通(tong)過試驗(yan)確定，投(tou)(tou)加(jia)量(liang)過大可能造成膠體的(de)再穩定。一(yi)般普(pu)通(tong)鐵(tie)鹽、鋁鹽的(de)投(tou)(tou)加(jia)范(fan)圍是(shi)10～100mg/L，聚合鹽為普(pu)通(tong)鹽投(tou)(tou)加(jia)量(liang)的(de)1/2～1/3，有機高分子絮凝劑的(de)投(tou)(tou)加(jia)范(fan)圍是(shi)1～5mg/L。

(6)絮凝劑投加順序(xu)

當使用多種絮(xu)(xu)(xu)凝劑時，需要通(tong)過試驗確定最佳投加順序。一般(ban)來說，當無機絮(xu)(xu)(xu)凝劑與(yu)有(you)機絮(xu)(xu)(xu)凝劑并用時，應先投加無機絮(xu)(xu)(xu)凝劑，再投加有(you)機絮(xu)(xu)(xu)凝劑。

而處理雜(za)質顆粒(li)尺寸(cun)在50μm以上時，常先投加有機絮凝劑(ji)吸附架橋，再投加無機絮凝劑(ji)壓(ya)縮雙(shuang)電層使膠體脫穩(wen)。

(7)水力條件

在(zai)混合(he)(he)階(jie)段，要(yao)(yao)求絮(xu)凝劑與水迅速均勻(yun)地混合(he)(he)，而到了反應(ying)階(jie)段，既要(yao)(yao)創造足(zu)夠的(de)碰撞機會和良好的(de)吸附(fu)條件讓(rang)絮(xu)體有足(zu)夠的(de)成長機會，又要(yao)(yao)防止已生成的(de)小(xiao)絮(xu)體被打碎，因此攪拌強度要(yao)(yao)逐步減小(xiao)，反應(ying)時間(jian)要(yao)(yao)足(zu)夠長。

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