决定了：
胶粒能相互聚结，还是长期保持稳定的分散状态
3.胶体的脱稳机理


胶体颗粒保持分散的悬浮状态的特性称为胶体的 稳定性（stabilization)。 胶体因电位降低或消除，从而失去稳定性的过程 称为脱稳(destabilization)。 混凝的机理：混凝可分为压缩双电层、吸附电中 和、吸附架桥、沉淀物网捕四种机理。


吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合物在 静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通 过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附 桥连的过程。 本机理能解释当废水浊度很低时有些混凝剂 效果不好的现象。因为废水中胶粒少，当聚 合物伸展部分一端吸附一个胶粒后，另一端 因粘连不着第二个胶粒，只能与原先的胶粒 粘连，就不能起架桥作用，从而达不到混凝 的效果。
o
聚合硫酸铁 PFS
[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m
精制硫酸铝 AS
Al2(SO4).18H2O
聚合氯化铝 PAC
[Al2(OH)nCl6-n]m
聚合硫酸铝 PAS
[Al2(OH)n(SO4)3-n/2]m
聚硫氯化铝 PACS [Al4(OH)2nCl1-2n(SO4)]m
(2)有机高分子类混凝剂
Hale Waihona Puke 1.混凝剂水处理对混凝剂的要求：

混凝效果好； 对人类健康无害； 价廉易得； 使用方便。 目前常用的混凝剂传统上按化学组成可分为无机 盐类和有机高分子类。
常用混凝剂及其性能
(1)无机盐类
1）三氯化铁(ferric chloride)



无水物、结晶水物和液体，其中常用的是 FeCl3· 6H2O，极易溶于水。 优点：形成的矾花沉降性好，处理低温水或低 浊度水效果比铝盐好，适宜的 pH 值范围较宽； 缺点：处理后的水的色度比铝盐的高，腐蚀性 大。
3）硫酸铝(aluminum sulfate, alum)


工业产品有精制和粗制两种。精制硫酸铝是白色 结晶体。粗制硫酸铝的Al203含量不少于14.5％－ 16.5％，不溶杂质含量不大于24％－30％。 优点：价格较低，使用方便，混凝效果好。 缺点：当水温低时硫酸铝水解困难，形成的絮体 较松散。由于杂质含量高，所以渣量大。
5）活化硅酸(activated silicate)



活化硅酸实质上是硅酸钠在加酸条件下水解聚 合反应进行到一定程度的中间产物。 对胶体的混凝是通过吸附架桥使粒子粘连而完 成的。 优点：絮凝体形成快且粗大、密实，在低水温、 低碱度条件下也能良好絮凝，适用pH值范围宽。 与其它的混凝剂配合使用，特别是与铝盐和铁 盐混合使用，可缩短沉降时间，节省混凝剂用 量。

碰撞而作无规则的布朗运动，布朗运动足以抵 抗重力影响，具有动力学稳定性；
带电，同类胶体微粒带有同性电荷。 水化膜， 许多水分子被吸引在亲水胶体微粒

周围，形成水化膜。
胶粒在水中受影响分析：

胶粒间静电斥力，与ξ电位成正比 布朗运动，有靠动能将胶粒推近到范德华 力作用距离范围的趋势。 范德华力，与胶粒间距的2次方成反比
—CH2—CH—
CONH2 n
其中 n 称为聚合度

当废水浊度低时，宜先投加其他混凝剂，再投加 聚丙烯酰胺，使胶体颗粒先脱稳到一定程度，为 聚丙烯酰胺的絮凝作用创造有利条件； 当废水浊度高时，应先投加聚丙烯酰胺，再投加 其它混凝剂，以让聚丙烯酰胺先在高浊度水中充 分发挥作用，吸附部分胶粒，使浊度下降，其余 胶粒由其它混凝剂脱稳，再由聚丙烯酰胺吸附， 这样可以降低其它絮凝剂的用量。
(polyelectrolytes)


分类：高分子混凝剂分为天然和人工两种，其中 天然高分子混凝剂的应用远不如人工的广泛，主 要原因是电荷密度小，分子量较低，且容易发生 降解而失去活性。 根据高分子聚合物所带基团能否离解及离解后所 带离子的电性，有机高分子混凝剂可分为阴离子 型(anionic)、阳离子型(cationic)和非离子型 (nonionic)
2）硫酸亚铁(ferrous sulfate)



FeSO4· 7H2O 是半透明绿色晶体，易溶于水， 在水温2O℃时溶解度为21％。 硫酸亚铁离解出的Fe2＋只能生成最简单的单核 络合物，因此，不如三价铁盐混凝效果好。 残留在水中的Fe2＋会使处理后的水带色，Fe2＋ 与水中的某些有色物质作用后，会生成颜色更 深的溶解物。因此，使用硫酸亚铁时应将二价 铁先氧化为三价铁，然后再起混凝作用。

三、混凝剂与助凝剂
凝聚、絮凝和混凝这三个词常引起混淆。 凝聚(coagulation)是指胶体被压缩双电层而脱 稳的过程； 絮凝(flocculation)则指胶体由于高分子聚合物 的吸附架桥作用聚结成大粒絮体的过程； 混凝（coagulation - flocculation）则包括凝聚 与絮凝两种过程。
(2)有机高分子类混凝剂
特点：高分子混凝剂一般为链状结构，各单体 间以共价键结合。 在一般情况下，不论混凝剂为何种离子型， 单体的总数称为聚合度，高分子混凝剂的聚合 对不同电性的胶体和细微悬浮物都是有效的。 度约从1000－5000，甚至更高。高分子混凝剂 但如为离子型，且电性与胶粒电性相反，就 溶于水中，将生成大量的线形高分子。 能起降低电位和吸附架桥双重作用，可明显 作用机理： 提高絮凝效果。 （ a ）由于氢键结合、静电结合、范德华力等作 用对胶粒的吸附结合； （b）线型高分子在溶液中的吸附架桥作用。

聚合氯化铝优点：
(a)应用范围广，对各种废水都可以获得较好的混 凝效果。 (b)易快速形成大的矾花，沉降性能好，投药量一 般比硫酸铝低，过量投加时也不会象硫酸铝那 样造成水浑浊。 (c)适宜的pH值范围较宽(在5－9之间)，且处理后 水的pH值和碱度下降较小。 (d)水温低时，仍可保持稳定的混凝效果。 (e)其碱化度比其它铝盐、铁盐为高，因此药液对 设备的侵蚀作用小。
主要性能 混凝效果不受水温影响，最佳PH为6.0‾8.4， 但在4.0‾11范围内仍可使用。易溶解，絮体大 而密实，沉降快，但腐蚀性大，在酸性水中易生 成HCl气体而污染空气 用量小，絮体生成快，大而密实。腐蚀性比 FeCl3小，所需碱性助剂量小于PAC以外的铁铝 o 盐。适宜水温10‾50 C，PH5.0‾8.5，但在 4.0‾11范围内仍可使用 含Al2(SO4)250‾60%。适宜水温20‾40 C， PH6.0‾8.5。水解缓慢，使用时需加碱性助 剂，卫生条件好，但在废水处理中应用较少，在 循环水中易生成坚硬的铝垢 对水温、PH值和碱度的适应性强，絮体生成快 且密实，使用时无需加碱性助剂，腐蚀性小。最 佳PH值为6.0‾8.5， 使用条件与硫酸铝基本相同，但用量小，性能 好。最佳PH值为6.0‾8.5，使用时一般无需加 碱性助剂 系新型品种，絮体生成快，大而密实。对水质的 适应性强，脱色效果优良。最佳PH为 5.0‾9.0，消耗水中碱度小于其他铁铝盐，无需
第二节 化学混凝法
一、混凝对象和用途 二、废水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理 三、混凝剂与助凝剂 四、影响混凝的因素 五、投药方法及调制设备 六、混合与反应 七、混凝方法的优缺点
一、混凝对象和用途

混凝是通过向废水中投加混凝剂(coagulant)，破坏胶体 的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集 (aggregation) 成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使废水 得到净化。 各种废水都是水和水中均匀分布的细小颗粒所组成的 分散体系，按颗粒的大小，分散体系可以分成三类：




凝聚是瞬时的，所需的时间是将化学药剂扩散 到全部水中的时间。 絮凝则与凝聚作用不同，它需要一定的时间让 絮体长大，但在一般情况下两者难以截然分开。 混凝剂(coagulant)：一般把能起凝聚与絮凝作 用的药剂统称为混凝剂。 助凝剂(coagulant aids)：当单用混凝剂不能取 得良好效果时，可投加某类辅助药剂以提高混 凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。
胶核 (nuclear) 吸附层(固定层） stationary layer 扩散层 diffuse layer
胶粒(colloidal particle)
胶团(colloidal micelle)
2. 胶体稳定性的原因：
粒径小，一般直径为10-9－10-7m； 布朗运动， 颗粒在废水中受水分子热运动的
6）聚合硫酸铁(poly-ferric sulfate,
PFS)



化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m 优点：投加剂量小，絮体生成快，对水质的 适应范围广以及水解时消耗水中碱度少。 它与聚合铝盐都是具有一定碱化度的无机高 分子聚合物，且作用机理也颇为相似。
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名称 三氯化铁
代号 分子式 FC FeCl.6H2O

(3)微生物絮凝剂

也称第三代絮凝剂，首先在日本研制开发成功。 是通过微生物发酵抽取，精制而成的一种高效水 处理药剂。与普通混凝剂相比，具有更强的凝聚 性能，可使一些难降解的高浓度废水得到混凝， 另外它易于固液分离，形成沉淀物少，易被微生 物降解，无毒无害，无二次污染，使用范围广， 具有除浊脱色功能。

（1）压缩双电层机理
(modification of the electrical double layer)



双电层的厚度与溶液中的反离子的浓度有关。当 向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高时， 则扩散层的厚度将减小。 该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离 子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附 层中，从而使扩散层厚度减小。 由于扩散层厚度的减小，胶粒得以迅速凝聚。
4）聚合氯化铝(poly-aluminum chloride,

PAC) 聚合氯化铝是一种高分子混凝剂，简称PAC(polyaluminium chloride)其化学式可写为[Al2(OH)nCl6n]m，式中n可取1到5中间的任何整数，m为10的 整数。这个化学式实际是指 m个 Al2(OH)nCl6-n 单 体的聚合物。 聚合氯化铝中OH与Al的比值对混凝效果有很大关 系，一般可用碱化度B表示：B=[0H]×100％/3[Al]， 例如n＝ 4时，碱化度B=[4/（ 3×2）]×100％=66.7 ％。一般要求B为40％－60％。