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    混凝劑與助凝劑的分類
    在天然水中以及各種廢水中，都含有數(shù)量不同的懸浮物質(zhì)，其中大多可通過自然沉淀的方法去除。但膠體顆粒是不能用自然沉淀方法去除的。膠體顆粒的尺寸大致在1～100nm（有人認(rèn)為為1000nm）范圍內(nèi)。水中雜質(zhì)存在的狀態(tài)可分為懸浮物、膠體和溶解物三類（見下圖）。

    混凝的目的在于向水中投加一些藥劑，使水中難以沉淀的膠體顆粒脫穩(wěn)而互相聚合，增大至能自然沉淀的程度，這種方法稱為混凝，在水處理中是一種常用的方法。為了從理論上解釋混凝作用，應(yīng)用較多的是雙電層理論和吸附架橋理論。當(dāng)向膠體溶液中投加電解質(zhì)后，溶解中與膠體反離子相同電荷的離子濃度增加了，這些離子可擠進(jìn)擴(kuò)散層，乃至吸附屋，使膠粒帶電荷數(shù)減少，也就降低了ξ電位。當(dāng)膠粒間的排斥力減少到一定值，而分子間以引力為主時(shí)，膠粒就互相聚合與凝聚，這就是雙電層壓縮理論。也有人認(rèn)為，向溶液中投加電解質(zhì)作混凝劑，混凝劑水解后在水中形成膠體微粒，其所帶電荷與水中原有膠體物所帶電荷相反，由于異性電荷互相吸引，產(chǎn)生電中和，使水中原有膠體物失去穩(wěn)定而凝聚成絮狀顆粒。
    吸附架橋理論主要是指高分子物質(zhì)與膠粒的吸附、橋連作用。高分子絮凝劑具有線型結(jié)構(gòu)，含有某些化學(xué)基團(tuán)，能與膠粒表面產(chǎn)生特殊反應(yīng)而互相吸附，從而形成較大顆粒的絮凝體。實(shí)際投加混凝劑后的作用，可能同時(shí)存在上述的幾種作用。例如投加硫酸鋁，為獲得好的混凝效果，應(yīng)創(chuàng)造條件充分發(fā)揮使膠體脫穩(wěn)和聚合物的吸附架橋作用，即要在三價(jià)鋁離子的水解縮聚逐步形成氫氧化鋁時(shí)，應(yīng)充分利用中間產(chǎn)物——帶電聚合物，降低膠體的ξ電位，使膠體脫穩(wěn)，此反應(yīng)可很快完成，因此在投加硫酸鋁后，應(yīng)立即快速攪拌，在此以后，脫穩(wěn)的膠粘相互粘結(jié)，同時(shí)高聚合物的吸附架橋也在進(jìn)行，最終形成的高聚合度中性氫氧化鋁將使絮凝過程加速進(jìn)行，使絮凝由小變大，形成粗大絮凝體——礬花。為使凝聚體便于長大且不致破碎，要求投加混凝劑后的攪拌強(qiáng)度從大到小逐漸減弱。
    關(guān)于凝聚、絮凝和混凝這三個(gè)詞意，作如下闡明：凝聚是指膠體被壓縮雙層而脫穩(wěn)的過程；絮凝則指膠體脫穩(wěn)后（或由于高分子物質(zhì)的吸附架橋作用）聚結(jié)成大顆粒絮體的過程；混凝則包括凝聚與絮凝兩種過程。
    若要取得好的混凝效果，應(yīng)選擇適宜的混凝劑與助凝劑，一般要求是混凝效果好、使用方便、價(jià)格低廉、貨源充足等。混凝劑的種類很多，可分為無機(jī)混凝劑、有機(jī)混凝劑兩大類。
    1．無機(jī)混凝劑
    目前應(yīng)用最廣的是鋁鹽混凝劑和鐵鹽混凝劑。
    （1）鋁鹽混凝劑如硫酸鋁、明礬、聚合氯化鋁等。鋁鹽混凝劑具有腐蝕性小、凈化效果好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。但水溫低時(shí)，硫酸鋁水解困難，形成的絮凝體較松散，效果不如鐵鹽。值得注意的是聚合氯化鋁為一種無機(jī)高分子混凝劑，又稱堿式氯化鋁，其化學(xué)式可表示為[Al2(OH)nCl6-n]m,其中n為1～5的任何整數(shù)，m≤10。聚合氯化鋁簡寫為PAC，這種聚合鋁的優(yōu)點(diǎn)是：礬花形成快，粒重易沉淀，投量比硫酸鋁低。
    （2）鐵鹽混凝劑如三氧化鐵、硫酸亞鐵、聚合鐵等。鐵鹽混凝劑所形成的礬花較重，易沉淀，處理低溫低濁水的效果比鋁鹽好。但三氯化鐵的腐蝕性較大，出水含鐵量較高。硫酸亞鐵又稱綠礬，價(jià)廉，貨源充分，但混凝效果不如三價(jià)鐵鹽，因此，在使用硫酸亞鐵時(shí)把二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，以增強(qiáng)混凝效果。聚合鐵是一種無機(jī)高分子混凝劑，其凈化效果比三氯化鐵、硫酸亞鐵的效果好。鐵鹽混凝劑的pH適用范圍較寬，在5～11之間。
    （3）鎂鹽混凝劑如硫酸鎂、碳酸鎂等。鎂鹽混凝劑的特點(diǎn)是形成的絮凝體比鋁鹽的大且重，容易沉淀，而且可以重復(fù)利用。但因鎂鹽的價(jià)格較貴，國內(nèi)很少采用。
    2．有機(jī)高分子混凝劑
    可分為有機(jī)合成高分子混凝劑和天然高分子混凝劑兩大類。
    （1）有機(jī)合成高分子混凝劑一般都是水溶性的線型高分子聚合物，它的分子呈鏈狀，并由很多鏈節(jié)組成，每一鏈節(jié)為一化合單體，各單體以共價(jià)鍵結(jié)合。聚合體的分子量是各單體的分子量的總和，單體的總數(shù)稱聚合度。高分子混凝劑的聚合度即指鏈節(jié)數(shù)，約為1000～5000，低聚合度的分子量為103～104數(shù)量級，高聚合物的分子量為103～106數(shù)量級。按照分子聚合物在水中離解的情況，可分為陽離子型、陰離子型、非離子型。在我國使用最多的高分子混凝劑是聚丙烯酸胺（PAM）,它是非離子型聚合物，分子量在150×104～600×104范圍，商品濃度一般為8%，使用時(shí)，一般溶解成0.1%～1.0%的溶液再投入水中。當(dāng)與鋁鹽或鐵鹽合用時(shí)，一般在這些鹽類投加1-5min后投入。隨著有機(jī)合成工業(yè)的發(fā)展，有機(jī)合成高分子混凝劑的種類日益增多，具有代表性的陰離子型高分子混凝劑有聚丙烯酸（PAA）、水解聚丙烯酰胺（HPAM）、聚磺基苯乙烯等。陽離子型高分子有機(jī)混凝劑、有丁基溴聚乙烯吡啶、聚二丙烯二甲基胺（PDADMA）等。
    （2）天然高分子混凝劑如淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、木刨花等。這些物質(zhì)都具有混凝作用或助凝作用。
    為了強(qiáng)化混凝過程的效果，使生成粗大、結(jié)實(shí)、易于沉淀的絮凝體，有時(shí)在投加混凝劑的同時(shí)，還投加一些輔助藥劑，稱為助凝劑。常用的助凝劑及其作用如下：
    （1）酸堿類
    投加酸或堿性物質(zhì)，用以調(diào)整水的pH值，控制反應(yīng)條件。常用的堿性物質(zhì)是石灰、工業(yè)堿液等。
    （2）增加絮體性能類
    投加水玻璃、活化硅酸、活性炭等，用以增強(qiáng)絮凝體的密實(shí)性與沉降性。
    （3）氧化劑類
    投加氯等氧化劑，把亞鐵轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵，并破壞水中對混凝過程有干擾的有機(jī)物，以促進(jìn)混凝作用。

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