混凝机理-“黄冈杯”一等奖

水处理工程技术混凝机理张宝军教授主要内容1)压缩双电层作用机理

2)吸附和电荷中和作用机理3)吸附架桥作用机理4)沉淀物网捕作用机理混凝机理混凝机理混凝是指水中胶体颗粒及微小悬浮物的聚集过程，它是凝聚和絮凝的总称。凝聚（Coagulation），是指水中胶体被压缩双电层而失去稳定性的过程；絮凝（Flocculation），是指脱稳胶体相互聚结成大颗粒絮体的过程。凝聚是瞬时的，而絮凝则需要一定的时间才能完成，二者在一般情况下不好截然分开。因此，把能起凝聚和絮凝作用的药剂统称为混凝剂。混凝机理混凝机理

水处理工程中的混凝现象比较复杂。不同种类混凝剂以及不同的水质条件，混凝机理都有所不同。混凝的目的，是为了使胶体颗粒能够通过碰撞而彼此聚集。实现这一目的，就要消除或降低胶体颗粒的稳定因素，使其失去稳定性。

胶体颗粒的脱稳可分为两种情况：一种是通过混凝剂的作用，使胶体颗粒本身的双电层结构发生变化，致使ξ电位降低或消失，达到胶体稳定性破坏的目的；再一种就是胶体颗粒的双电层结构未有多大变化，而主要是通过混凝剂的媒介作用，使颗粒彼此聚集。目前普遍用四种机理来定性描述水的混凝现象。混凝机理

对于憎水胶体，要使胶粒通过布朗运动相互碰撞而结成大颗粒，必须降低或消除排斥能峰才能实现。降低排斥能峰的办法是降低或消除胶粒的ξ电位。在胶体系统中，加入电解质可降低ξ电位。根据胶体双电层结构，决定了颗粒表面处反离子浓度最大。胶体颗粒所吸附的反离子浓度与距颗粒表面的距离成反比，随着与颗粒表面的距离增大，反离子浓度逐渐降低，直至与溶液中离子浓度相等。

1)压缩双电层作用机理混凝机理

当向溶液中投加电解质盐类时，溶液中反离子浓度增高，胶体颗粒能较多地吸引溶液中的反离子，使扩散层的厚度减小。根据浓度扩散和异号电荷相吸的作用，这些离子可与颗粒吸附的反离子发生交换，挤入扩散层，使扩散层厚度缩小，进而更多地挤入滑动面与吸附层，使胶粒带电荷数减少，ξ电位降低。这种作用称为压缩双电层作用。此时两个颗粒相互间的排斥力减小，同时由于它们相撞时的距离减小，相互间的吸引力增大，胶粒得以迅速聚集。这个机理是藉单纯静电现象来说明电解质对胶体颗粒脱稳的作用。1)压缩双电层作用机理混凝机理1)压缩双电层作用机理压缩双电层作用机理不能解释其它一些复杂的胶体脱稳现象。如混凝剂投量过多时，凝聚效果反而下降，甚至重新稳定；可能与胶粒带同号电荷的聚合物或高分子有机物有好的凝聚效果；等电状态应有最好的凝聚效果，但在生产实践中，ξ电位往往大于零时，混凝效果最好。混凝机理

吸附和电荷中和作用指胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状离分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用而中和了它的部分电荷，减少了静电斥力，因而容易与其它颗粒接近而互相吸附。这种吸附力，除静电引力外，一般认为还存在范德华力、氢键及共价键等。2)吸附和电荷中和作用机理混凝机理吸附架桥作用是指高分子物质与胶体颗粒的吸附与桥连。当高分子链的一端吸附了某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，形成“胶粒-高分子-胶粒”的絮凝体，如图所示。高分子物质在这里起了胶体颗粒之间相互结合的桥梁作用。

3)吸附架桥作用机理

混凝机理

沉淀物网捕，又称为卷扫。是指向水中投加含金属离子的混凝剂（如硫酸铝、石灰、氯化铁等高价金属盐类），当药剂投加量和溶液介质的条件足以使金属离子迅速金属氢氧化物沉淀时，所生成的难溶分子就会以胶体颗粒或细微悬浮物作为晶核形成沉淀物，即所谓的网捕、卷扫水中胶粒，以致产生沉淀分离。

这种作用基本上是一种机械作用，混凝剂需量与原水杂质含量成反比。在水处理工程中，以上所述的四种机理有时可能会同时发挥作用，只是在特定情况下以某种机理为主。4)沉淀物网捕