化學混凝法原理，我該不該告訴你 - 今天頭條

天然水中的粘土類膠體微粒以及污水中的膠態蛋白質和澱粉微粒等都帶有負電荷，其結構示意圖見污水的化學處理－化學混凝法。

首頁 希潔化學 化學混凝法原理，我該不該告訴你 2019-08-14  希潔化學 一、混凝原理化學混凝所處理的對象，主要是水中的微小懸浮物和膠體雜質。

大顆的懸浮物由於受重力的作用而下沉，可以用沉澱等方法除去。

但是，微小粒徑的懸浮物和膠體，能在水中長期保持分散懸浮狀態，即使靜置數十小時以上，也不會自然沉降。

這是由於膠體微粒及細微懸浮顆粒具有「穩定性」。

1膠體的穩定性根據研究，膠體微粒都帶有電荷。

天然水中的粘土類膠體微粒以及污水中的膠態蛋白質和澱粉微粒等都帶有負電荷，其結構示意圖見污水的化學處理－化學混凝法。

它的中心稱為膠桉。

其表面選擇性地吸附了一層帶有同號電荷的離子，這些離子可以是膠校的組成物直接電離而產生的，也可以是從水中選擇吸附H+或OH-離子而造成的。

這層離子稱為膠體微粒的電位離子，它決定了膠粒電荷的大小和符號。

由於電位離子的靜電引力，在其周圍又吸附了大量的異號離子。

形成了所謂「雙電層」。

這些異號離子，其中緊靠電位離子的部分被牢固地吸引著。

當膠核運行時，它也隨著一起運動，形成固定的離子層。

而其他的異號離子，離電位離子較遠，受到的引力較弱，不隨膠核一起運動，並有向水中擴散的趨勢。

形成了擴散層。

固定的離子層與擴散層之間的交介面稱為滑動面。

滑動面以內的部分稱為膠粒，膠粒與擴散層之間，有一個電位差。

此電位稱為膠體的電動電位，常稱為∫電位。

而膠核表面的電位離子與溶液之間的電位差稱為總電位或∮電位。

膠粒在水中受幾方面的影響：由於上述的膠粒帶電現象，帶相同電荷的膠粒產生靜電斥力，而且∫電位愈高，膠粒間的靜電斥力愈大；受水分子熱運動的撞擊，使微粒在水中作不規則的運動，即「布朗運動；」膠粒之間還存在著相互引力——范德華引力。

范德華引力的大小與膠粒間距的2次方成反比，當間距較大時，此引力略去不計。

一般水中的膠粒∫電位較高。

其互相間斥力不僅與∫電位有關，還與膠粒的間距有關，距離愈近，斥力愈大。

而布朗運動的動能不足以將兩顆膠粒推近到使范德華引力發揮作用的距離。

因此，膠體微粒不能相互聚結而長期保持穩定的分散狀態。

使膠體微粒不能相互聚結的另一個因素是水化作用。

由於膠粒帶電，將極性水分子吸引到它的周圍形成一層水化膜。

水化膜同樣能阻止膠粒間相互接觸。

但是，水化膜是伴隨膠粒帶電而產生的，如果膠粒的電位消除或減弱，水化膜也就隨之消失或減弱。

2混凝原理化學混凝的機理至今仍未完全清楚。

因為它涉及的因素很多，如水中雜質的成分和濃度、水溫、水的pH值、鹼度，以及混凝劑的性質和混凝條件等。

但歸結起來，可以認為主要是三方面的作用：(1)壓縮雙電層作用如前所述，水中膠粒能維持穩定的分散懸浮狀態，主要是由於膠粒的∫電位。

如能消除或降低膠粒的∫電位，就有可能使微粒碰撞聚結，失去穩定性。

在水中投加電解質——混凝劑可達此目的。

例如天然水中帶負電荷的粘土膠粒，在投入鐵鹽或鋁鹽等混凝劑後，混凝劑提供的大量正離子會湧入膠體擴散層甚至吸附層。

因為膠核表面的總電位不變，增加擴散層及吸附層中的正離子濃度，就使擴散層減薄，電位降低。

當大量正離子湧入吸附層以致擴散層完全消失時，∫電位為零，稱為等電狀態。

在等電狀態下，膠粒間靜電斥力消失，膠粒最易發生聚結。

實際上，∫電位只要降至某一程度而使膠粒間排斥的能量小於膠粒布朗運動的動能時，膠粒就開始產生明顯的聚結，這時的∫電位稱為臨界電位。

膠粒因電位降低或消除以致失去穩定性的過程，稱為膠粒脫穩。

脫穩的膠粒相互聚結，稱為凝聚。

壓縮雙電層作用是闡明膠體凝聚的一個重要理論。

它特別適用於無機鹽混凝劑所提供的簡單離子的情況。

但是，如僅用雙電層作用原理來解釋水中的混凝現象，會產生一些矛盾。

例如，三價鋁鹽或鐵鹽棍凝劑投量過多時效果反而下降，水中的膠粒又會重新獲得穩定。

又如在等電狀態下，混凝效果似應最好，但生產實踐卻表明，混凝效果最佳時的∫電位常大於零。

於是提出了第二種作用。

(2)吸附架橋作用三價鋁鹽或鐵鹽以及其他高分子棍凝劑溶於水後，經水解和縮聚反應形成高分子聚合物，具有線性結構。

這類高分子物質可被膠體微粒所強烈吸附。

因其線性長度較大。

當它的一端吸附某一膠粒後，另一端又吸附另一膠粒，在相距較遠的兩膠粒間進行吸附架橋，使顆粒逐漸結大，形成肉眼可見的粗大絮凝體。

這種由高分子物質吸附架橋作用而使微粒相互粘結的過程，稱為絮凝。

(3)網捕作用三價鋁鹽或鐵鹽等水解而生成沉澱物。

這些沉澱物在自身沉降過程中，能集卷、網捕水中的膠體等微粒，使膠體粘結。

上述三種作用產生的微粒凝結理象——凝聚和絮凝總稱為混凝。

對於不同類型的棍凝劑，壓縮雙電層作用和吸附架橋作用所起的作用程度並不相同。

對高分子混凝劑特別是有機高分子混凝劑，吸附架橋可能起主要作用；對硫酸鋁等無機混凝劑，壓縮雙電層作用和吸附架橋作用以及網捕作用都具有重要作用。

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