水中悬浮的颗粒在粒径小到一定程度时，其布朗运动的能量足以阻止重力的作用，而使颗粒不发生沉降。这种悬浮液可以长时间保持稳定状态。而且，悬浮颗粒表面往往带电（常常是负电），颗粒间同种电荷的斥力使颗粒不易合并变大，从而增加了悬浮液的稳定性。
混凝过程就是加入带正电的混凝剂去中和颗粒表面的负电，使颗粒“脱稳”。于是，颗粒间通过碰撞、表面吸附、范德华引力等作用，互相结合变大，以利于从水中分离。
混凝剂是分子量低而阳电荷密度高的水溶性聚合物，多数为液态。它们分为无机和有机两大类。无机混凝剂主要是铝、铁盐及其聚合物。
絮凝是聚合物的高分子链在悬浮的颗粒与颗粒之间发生架桥的过程。“架桥”就是聚合物分子上不同链段吸附在不同颗粒上，促进颗粒与颗粒聚集。
絮凝剂为有机聚合物，多数分子量较高，并有特定的电性（离子性）和电荷密度（离子度）。
实际过程要比上述理论复杂得多。由于混凝剂/絮凝剂都是高分子物质，同一产品中大大小小的分子都有，所谓“分子量”只是一个平均概念。所以，在用某一混凝剂或絮凝剂处理污水是，“电中和”和“架桥”作用会交织在一起同时发生。絮凝过程是多种因素综合作用的结果，目前仍有一些没有认清和解决的问题。就我们所知，絮凝过程与絮凝剂分子结构、电荷密度、分子量有关；与悬浮颗粒表面性质、颗粒浓度、比表面积有关；与介质（水）的pH值、电导、水中其他物质的存在、水温、搅动情况等因素有关。因此尽管有理论和经验可循，用实验来选择絮凝剂仍然是不可缺少的。
混凝处理中包括凝聚和絮凝两个阶段。在凝聚阶段水中的胶体双电层被压缩失去稳定而形成较小的微粒；在絮凝阶段这些微粒互相聚结（或由于高分子物质的吸附架桥作用相助）形成大颗粒絮体，这些絮体在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。
（一）常用的无机盐类混凝剂
常用的无机盐类混凝剂见下表。
常用的无机盐类混凝剂
名称 | 分子式 | 一般介绍 |
精制 硫酸铝 | Al2(SO4)3·18H2O | （1）含无水硫酸铝50%~52% （2）适用于水温为20~40℃ （3）当pH=4~7时，主要去除水中有机物 pH=5.7~7.8时，主要去除水中悬浮物 pH=6.4~7.8时，处理浊度高、色度低 （小于30度）的水 （4）湿式投加时一般先溶解成10%~20%的溶液 |
工业 硫酸铝 | Al2(SO4)3·18H2O | （1）制造工艺较简单 （2）无水硫酸铝含量各地产品不同，设计时一般可采用20%~25% （3）价格比精制硫酸铝便宜 （4）用于废水处理时，投加量一般为50~200mg/L （5）其他同精制硫酸铝 |
明矾 | Al2(SO4)3· K2SO4·24H2O | （1）同精制硫酸铝 （2）现已大部分被硫酸铝所代替 |
硫酸 亚铁 （绿矾） | FeSO4·7H2O | （1）腐蚀性较高（2）矾花形成较快，较稳定，沉淀时间短（3）适用于碱度高，浊度高，pH=8.1~9.6的水，不论在冬季或夏季使用都很稳定，混凝作用良好，当pH值较低时（<8.0），常使用氯来氧化，使二价铁氧化成三价铁，也可以用同时投加石灰的方法解决 |
三氯 化铁 | FeCl3·6H2O | （1）对金属（尤其对铁器）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料管也会因发热而引起变形 （2）不受温度影响，矾花结得大，沉淀速度快，效果较好 （3）易溶解，易混合，渣滓少 （4）适用最佳pH值为6.0~8.4 |
聚合 氯化铝 | [Aln(OH)mCl3n-m] （通式） 简写PAC | （1）净化效率高，耗药量少，过滤性能好，对各种工业废水适应性较广 （2）温度适应性高，pH适用范围宽（可在pH=5~9的范围内），因而可不投加碱剂 （3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好 （4）设备简单，操作方便，成本较三氯化铁低 （5）是无机高分子化合物 |
（二）常用的有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂
常用的有机合成高分子混凝剂（又称絮凝剂）及天然絮凝剂见下表。
常用有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂
名 称 | 分子式或代号 | 一般介绍 |
聚丙烯酰胺 | 代号PAM | （1）目前被认为是最有效的高分子之一，在废水处理中常被用作助凝剂，与铝盐或铁盐配合使用 （2）与常用混凝剂配合使用时，应按一定的顺序先后投加，以发挥两种药剂的最大效果 （3）聚丙烯酰胺固体产品不易溶解，宜在有机械搅拌的溶解槽内配制成0.1%~0.2%的溶液再进行投加，稀释后的溶液保存期不宜超过1~2周 （4）聚丙烯酰胺有极微弱的毒性，用于生活饮用水净化时，应注意控制投加量 （5）是合成有机高分子絮凝剂，为非离子型；通过水解构成阴离子型，也可通过引入基团制成阳离子型；目前市场上已有阳离子型聚丙烯酰胺产品出售 |
脱色絮凝剂 | 代号脱色I号 | （1）属于聚胺类高度阳离子化的有机高分子混凝剂，液体产品固含量70%，无色或浅黄色透明粘稠液体 （2）贮存温度5~45℃，使用pH值7~9，按1：50~1：100稀释后投加，投加量一般为20~100mg/L，也可与其他混凝剂配合使用 （3）对于印染厂、染料厂、油墨厂等工业废水处理具有其他混凝剂不能达到的脱色效果 |
天然植物改性高分子絮凝剂 | （1）由691化学改性制得，取材于野生植物，制备方便，成本较低 （2）宜溶于水，适用水质范围广，沉降速度快，处理水澄清度好 （3）性能稳定，不易降解变质 （4）安全无毒 | |
天然絮凝剂 | F691 | 刨花木、白胶粉 |
F703 | 绒稿（灌木类、皮、根、叶亦可） |
（三）常用的助凝剂
常用的助凝剂见下表。
常用的助凝剂
名 称 | 分子式 | 一般介绍 |
氯 | Cl2 | （1）当处理高色度废水及用作破坏水中有机物或去除臭味时，可在投混凝剂前先投氯，以减少混凝剂用量 （2）用硫酸亚铁作混凝剂时，为使二价铁氧化成三价铁可在水中投氯 |
生石灰 | CaO | （1）用于原水碱度不足 （2）用于去除水中的CO2，调整pH值 （3）对于印染废水等有一定的脱色作用 |
活化硅酸、活化水玻璃、泡花碱 | Na2O·xSiO2·yH2O | （1）适用于硫酸亚铁与铝盐混凝剂，可缩短混凝沉淀时间，节省混凝剂用量 （2）原水浑浊度低、悬浮物含量少及水温较低（约在14℃以下）时使用，效果更为显著 （3）可提高滤池滤速，必须注意加注点 （4）要有适宜的酸化度和活化时间 |
（1）PAM和无机铝盐混凝剂联用比单独用无机铝盐混凝剂，可以使去浊效果明显改善，而对去除CODMn和UV254改善很少；
（2）PAM和无机铝盐混凝剂联用比单独用无机铝盐混凝剂，可使污泥湿基重量减少40%左右；
（3）PAM和无机铝盐混凝剂联用比单独用无机铝盐混凝剂，可降低污泥处理费和净水加药费用,从而能降低总的净水成本；
（4）用于饮用水处理的PAM，其单体AM含量均应小于0.05%，PAM投加率一般均少于1mg/l，足以保证饮用水的安全性。我国许多以地面水为水源的净水厂（特别是原水浊度较高的净水厂）在用混凝剂的同时，适量投加PAM，将具有很大的经济效益和社会效益。
（5）阳离子型PAM的价格较高（一般为阴离子价格的两倍左右），而非离子型PAM溶解性较差，对这两种类型PAM和无机混凝剂联用时的净水效果，有待进一步探讨。
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