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什么是絮凝劑

2014/1/25

一、絮凝劑

定義：采用國際標準化組織（Intwrnational Organization fo Standardization,簡稱ISO）關于水質詞匯規定的術語和定義。ISO6107-1《水質詞匯——第一部分》為有關水的絮凝規定的標準術語和定義如下。

  絮凝(作用)(flocculation):指細小的顆粒通過聚集作用而形成分離的大顆粒，通常借助機械、物理、化學或生物的方法進行。

  絮凝體(floc):液體中因絮凝作用而形成肉眼看不見的顆粒，通常可借助重力或浮選作用加以分離。

  絮凝劑：是指用來完成ISO所規定的絮凝作用的藥劑。

二、分類：

   絮凝劑的應用歷史悠久，至今廣泛用于飲用水、工業用水的凈化處理以及廢水、污水的凈化處理。

  水處理中最常用的絮凝劑是鋁鹽和鐵鹽，硫酸鋁是1884年由美國開發的，迄今為止一直是較重要的絮凝劑之一。隨著水處理技術的發展，絮凝劑品種已發展到除無機鋁鹽、無機鐵鹽外，還有無機高分子絮凝劑、高分子聚合物等品種。

  尚有一類助凝劑，它們與絮凝劑一起使用，能促進絮凝過程，產生大量的絮凝體，用作助凝劑的有：酸、堿類（如硫酸、鹽酸、石灰、碳酸鈉等）、絨粒核心類（如活性硅酸）等。

三、絮凝作用

  天然水中存在著膠體微粒（微粒直徑不小于0.1微米，大于1納米），這是由于水中含有顆粒很細的塵埃、腐植質、纖維素、菌藻或蛋白質分散質與水形成的。這些膠體微粒帶著同嗔怪的電荷（電泳現象證明這些膠體微粒帶負電荷），它們之間的靜電斥力和膠體微粒的布朗運動，使保持分散的懸浮狀態而呈現穩定性，不能用重力自然沉降的方法除去。因此天然水往往是渾濁的，有時還帶有顏色或臭味。

  加入絮凝劑的目的是使用水中膠本微粒能通過聚集作用而形成可分離的大顆粒，從而使水質得到凈化。

   絮凝劑的作用機理較復雜，從一些資質看，目前較一至的解釋可概括為認下幾個方面：

     1、壓縮雙電層，降低動電位的機理
          這涉及到膠體化學的原理，包括膠體的特性、膠體的結構、電層理論、膠團的結構、憎水膠體和新水膠體。簡言之，水中膠體微粒保持穩定的懸浮狀態的一個重要原因是由于水中膠體粒子上的電荷以及由此而形成的包圍膠體粒子上的電荷以及由此而形成的包圍膠體粒子上的電荷以及由些而形成的包圍膠體的雙層及其動電位。因此，加入少量電解質，即可壓縮雙電層、降低電動位，就可使微粒帶聚集起來，產生沉淀作用。

2、吸附電中和作用的機理
         膠體微粒帶電荷，它對異號離子、鏈狀高分子帶異電荷的部位有強烈的吸附作用，這種吸附作用中和了它的部分電荷，減少了靜電斥力，因而易與其他膠體微粒聚集。

3、吸附架橋聯接作用

     高分子聚合物具有線性結構在使用進高分子聚合物分子具有強烈地吸附于水中膠體微粒表面的性能，而這個分子鏈的其余部分則伸展在溶液中，與另一個膠體微粒吸附。

4、沉淀物卷掃作用

    當向水中投加較多的鋁鹽、鐵鹽作絮凝劑時，當投加量大得足以迅速沉淀氫氧化物時，水中的膠料可被這些沉淀物在形成時所卷掃而共同沉淀。

四、鋁鹽和鐵鹽的絮凝作用

鋁鹽和鐵鹽是最常用的如凝劑，且鋁鹽和鐵鹽的絮凝作用相似，現以鋁鹽為例來說明它的絮凝作用。

1、水解過程

       鋁鹽和鐵鹽在水中都以三價鋁和三價鐵的各種化合物存在。以鋁鹽為例，不論鋁鹽以何種藥劑形態加入，在水溶液中既使鋁以單純離子狀態在，也不以三價鋁而是以水合鋁絡合離子[Al(H₂O)₆]³⁺狀態慧在，當PH<3時，在水中主要是這種狀態。如PH升高，水合鋁絡離子發生水解，生氣羥基鋁離子。隨著PH值的升高，水解逐級進行，最終將產生氫氧化鋁沉淀物。

2、絮凝特性

       鋁鹽和鐵鹽在水處理過程中發生水解和聚合反應過程，水中的膠粒能強烈吸附水解和聚合反應過程中出現的各種產物：各種Al3+和Fe3+的化合物和多種多核羥基絡離子。被吸附的帶正電荷的多核羥基絡離子能夠壓縮雙電層、降低動電位，同時進行著架橋作用，多粒的聚集作用，從而逐步形成絮凝體。絮凝劑最終形成的聚合度很大的Al(OH)3或Fe(OH)3將使絮凝過程加速，絮凝體由小變大。

 

文章來源：化學工業出版社

參考資料：絮凝劑  工業水處理  水處理藥劑   生活飲用水  水質穩定劑   工業水處理技術   聚合氯化鋁   硫酸鋁

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