混凝剂与助凝剂的分类
    在天然水中以及各种废水中，都含有数量不同的悬浮物质，其中大多可通过自然沉淀的方法去除。但胶体颗粒是不能用自然沉淀方法去除的。胶体颗粒的尺寸大致在1～100nm（有人认为为1000nm）范围内。水中杂质存在的状态可分为悬浮物、胶体和溶解物三类（见下图）。

    混凝的目的在于向水中投加一些药剂，使水中难以沉淀的胶体颗粒脱稳而互相聚合，增大至能自然沉淀的程度，这种方法称为混凝，在水处理中是一种常用的方法。为了从理论上解释混凝作用，应用较多的是双电层理论和吸附架桥理论。当向胶体溶液中投加电解质后，溶解中与胶体反离子相同电荷的离子浓度增加了，这些离子可挤进扩散层，乃至吸附屋，使胶粒带电荷数减少，也就降低了ξ电位。当胶粒间的排斥力减少到一定值，而分子间以引力为主时，胶粒就互相聚合与凝聚，这就是双电层压缩理论。也有人认为，向溶液中投加电解质作混凝剂，混凝剂水解后在水中形成胶体微粒，其所带电荷与水中原有胶体物所带电荷相反，由于异性电荷互相吸引，产生电中和，使水中原有胶体物失去稳定而凝聚成絮状颗粒。
    吸附架桥理论主要是指高分子物质与胶粒的吸附、桥连作用。高分子絮凝剂具有线型结构，含有某些化学基团，能与胶粒表面产生特殊反应而互相吸附，从而形成较大颗粒的絮凝体。实际投加混凝剂后的作用，可能同时存在上述的几种作用。例如投加硫酸铝，为获得好的混凝效果，应创造条件充分发挥使胶体脱稳和聚合物的吸附架桥作用，即要在三价铝离子的水解缩聚逐步形成氢氧化铝时，应充分利用中间产物——带电聚合物，降低胶体的ξ电位，使胶体脱稳，此反应可很快完成，因此在投加硫酸铝后，应立即快速搅拌，在此以后，脱稳的胶粘相互粘结，同时高聚合物的吸附架桥也在进行，最终形成的高聚合度中性氢氧化铝将使絮凝过程加速进行，使絮凝由小变大，形成粗大絮凝体——矾花。为使凝聚体便于长大且不致破碎，要求投加混凝剂后的搅拌强度从大到小逐渐减弱。
    关于凝聚、絮凝和混凝这三个词意，作如下阐明：凝聚是指胶体被压缩双层而脱稳的过程；絮凝则指胶体脱稳后（或由于高分子物质的吸附架桥作用）聚结成大颗粒絮体的过程；混凝则包括凝聚与絮凝两种过程。
    若要取得好的混凝效果，应选择适宜的混凝剂与助凝剂，一般要求是混凝效果好、使用方便、价格低廉、货源充足等。混凝剂的种类很多，可分为无机混凝剂、有机混凝剂两大类。
    1．无机混凝剂
    目前应用最广的是铝盐混凝剂和铁盐混凝剂。
    （1）铝盐混凝剂如硫酸铝、明矾、聚合氯化铝等。铝盐混凝剂具有腐蚀性小、净化效果好、使用方便等优点。但水温低时，硫酸铝水解困难，形成的絮凝体较松散，效果不如铁盐。值得注意的是聚合氯化铝为一种无机高分子混凝剂，又称碱式氯化铝，其化学式可表示为[Al2(OH)nCl6-n]m,其中n为1～5的任何整数，m≤10。聚合氯化铝简写为PAC，这种聚合铝的优点是：矾花形成快，粒重易沉淀，投量比硫酸铝低。
    （2）铁盐混凝剂如三氧化铁、硫酸亚铁、聚合铁等。铁盐混凝剂所形成的矾花较重，易沉淀，处理低温低浊水的效果比铝盐好。但三氯化铁的腐蚀性较大，出水含铁量较高。硫酸亚铁又称绿矾，价廉，货源充分，但混凝效果不如三价铁盐，因此，在使用硫酸亚铁时把二价铁氧化为三价铁，以增强混凝效果。聚合铁是一种无机高分子混凝剂，其净化效果比三氯化铁、硫酸亚铁的效果好。铁盐混凝剂的pH适用范围较宽，在5～11之间。
    （3）镁盐混凝剂如硫酸镁、碳酸镁等。镁盐混凝剂的特点是形成的絮凝体比铝盐的大且重，容易沉淀，而且可以重复利用。但因镁盐的价格较贵，国内很少采用。
    2．有机高分子混凝剂
    可分为有机合成高分子混凝剂和天然高分子混凝剂两大类。
    （1）有机合成高分子混凝剂一般都是水溶性的线型高分子聚合物，它的分子呈链状，并由很多链节组成，每一链节为一化合单体，各单体以共价键结合。聚合体的分子量是各单体的分子量的总和，单体的总数称聚合度。高分子混凝剂的聚合度即指链节数，约为1000～5000，低聚合度的分子量为103～104数量级，高聚合物的分子量为103～106数量级。按照分子聚合物在水中离解的情况，可分为阳离子型、阴离子型、非离子型。在我国使用最多的高分子混凝剂是聚丙烯酸胺（PAM）,它是非离子型聚合物，分子量在150×104～600×104范围，商品浓度一般为8%，使用时，一般溶解成0.1%～1.0%的溶液再投入水中。当与铝盐或铁盐合用时，一般在这些盐类投加1-5min后投入。随着有机合成工业的发展，有机合成高分子混凝剂的种类日益增多，具有代表性的阴离子型高分子混凝剂有聚丙烯酸（PAA）、水解聚丙烯酰胺（HPAM）、聚磺基苯乙烯等。阳离子型高分子有机混凝剂、有丁基溴聚乙烯吡啶、聚二丙烯二甲基胺（PDADMA）等。
    （2）天然高分子混凝剂如淀粉、蛋白质、纤维素、木刨花等。这些物质都具有混凝作用或助凝作用。
    为了强化混凝过程的效果，使生成粗大、结实、易于沉淀的絮凝体，有时在投加混凝剂的同时，还投加一些辅助药剂，称为助凝剂。常用的助凝剂及其作用如下：
    （1）酸碱类
    投加酸或碱性物质，用以调整水的pH值，控制反应条件。常用的碱性物质是石灰、工业碱液等。
    （2）增加絮体性能类
    投加水玻璃、活化硅酸、活性炭等，用以增强絮凝体的密实性与沉降性。
    （3）氧化剂类
    投加氯等氧化剂，把亚铁转化为三价铁，并破坏水中对混凝过程有干扰的有机物，以促进混凝作用。

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