混凝土速凝剂组成（混凝剂的使用第二篇）

近群里有不少小伙伴提出因药剂（混凝剂）使用不当，造成二沉池出水不好，药剂使用不知道怎么投加，作用机理不太了解或者比较片面，第一篇文章主要解析混凝基础知识，这篇主要解析作用机理及影响因素。

一、混凝过程机理

目前从理论上解释混凝剂作用的机理，应用较多的有双电层压缩理论、吸附桥架作用机理、吸附电中和作用机理和网捕或卷扫机理。

1、压缩双电层

压缩双电层是指在胶体分散系中投加能产生高价反离子的活性电解质，通过增大溶液中的反离子强度来减小扩散层厚度，从而使ζ电位降低的过程。（如图1-2所示）

1-2双电层压缩理论

大量正离子涌入吸附层以致扩散层完全消失时，ζ电势为零，此时称为等电状态，排斥力消失，胶体发生聚集，但实际上在电势还未降到零时，（ζ=ζk）胶体粒子就开始聚集，此时的电势成为临界电势，胶体粒子因ζ电势降低或消除以致失去稳定性的过程，称为胶体脱稳，脱稳的胶体相互聚集，称为凝聚。但是只限于双电层理论不能解释水处理的一些混凝现象，尤其在铝盐或铁盐投加过多时凝聚效果反而会下降。

2、吸附电中和

吸附电中和作用是指胶核表面直接吸附异性离子、异性胶体粒子或链状高分子带异性电荷的部位等来降低ζ电势。吸附力包含静电力、范德华引力，氢键及共价键等，通过胶核表面吸附相反电荷离子及高分子物质，吸附质量越大，其吸附作用能力就越强。

3、吸附架桥作用

吸附架桥作用主要是指高分子物质与胶体粒子的吸附架桥与连接。同性颗粒之间相连主要是由于之间有异性胶体粒子而连在一起如图1-3

混凝土速凝剂组成（混凝剂的使用第二篇）(1)

1-3吸附架桥作用示意图

混凝土速凝剂组成（混凝剂的使用第二篇）(2)

1-4胶体保护示意图

高分子絮凝剂具有线性结构它们具有能与胶体粒子表面某些部位起作用的化学基团。当高分子聚合物与胶体粒子接触时，高分子链的一端由于基团能与胶体粒子表面产生特殊反应面吸附某一胶体粒子后，另端又吸附另一胶体粒子，形成“胶体粒子-高分子-胶体粒子”的絮凝体。高分子起到粒子之间桥梁作用。当高分子物质的投加量过多，胶体粒子又少时，吸附了胶体粒子的高分子物质的另端粘结不到第二个胶体粒子，而是被原有胶体粒子相互吸附，因此产生“胶体保护”现象（如图1-4所示）当全部胶体粒子被高分子覆盖，两胶体粒子之间是不能聚集的。部分覆盖覆盖才能产生吸附架桥，而且在胶体粒子表面覆盖率1/2-1/3时效果最好。聚合物在胶体粒子表面的吸附来源于各种物理化学作用，如范德华引力、静电斥力、氢键、配位键等，取决于聚合物同胶体粒子表面化学结构的特点。

4、网捕或卷扫机理

当金属盐混凝剂的投加量大到足以形成大量的氢氧化物沉淀时，水中的胶体粒子可被这些沉淀物在形成时所网捕或卷扫。水中胶体颗粒本身可作为这些金属氢氧化物沉淀物形成的核心，所以混凝剂的最佳投加量与被去除物质的浓度成反比，即胶体颗粒越多，所需的混凝剂投加量越少，反之亦然。

以上各种混凝剂理从不同角度解释了混凝剂与胶体颗粒的相互作用。这些作用在水处理中常不是孤立的，混凝过程实际是以上几种机理综合作用的结果，只是在一定情况下以某种现象为主而已，如低分子电解质以基于双电层压缩原理产生凝聚为主，高分子聚合物则以吸附架桥连接作用而产生絮凝为主，这一过程总称为混凝。

二、混凝的影响因素

混凝效果的影响比较多，下面主要从七个影响因素来分析，如有解释不合理的地方请读友们多多指点。

1、水温

水温对混凝剂的影响比较大，通常在低温时混凝效果较差，形成絮体小而松散，絮凝时间长。主要以下原因

A、混凝剂水解属于吸热反应，水解低时，水解速度慢反应效果差，以Al2(SO4)3为例，水温30℃时水解效果最好，水温降10℃，水解速率常数降低2-4倍；当低于5℃时非常缓慢，但高于50℃会热降解。

B、低温情况下，水的粘度大，布朗运动减弱，絮凝剂胶体颗粒与水中杂质颗粒的碰撞次数减少，同时水的剪切力增大，阻碍混凝絮体的相互粘合。

C、温度低时，胶体颗粒的水化增强，妨碍胶体凝聚，影响矾花形成速率和结构。

D、水温高，容易使絮凝剂老化分解生成不溶性物质，降低混凝效果。

2、水的PH值和碱度

水的PH值对混凝剂的影响因混凝剂品种而异。

无机盐混凝剂：直接影响其在水中的水解和聚合。不同无机混凝剂其最佳控制PH范围也不尽相同；对硫酸铝而言，去除色度时PH值控制在4.5-5.5之间，去除浊度时PH值在6.5-7.5之间，三价铁盐时则分别在5.0-3.5之间与6.0-8.4之间。

高分子混凝剂：因聚合形态在投入水中之前就已经确定，PH对其混凝效果作用较小。

碱度：无机盐混凝剂的水解过程是产H 过程，由于不断产H ，会导致水的PH值下降，无法保持在最佳范围内，以致影响混凝剂继续水解。当水中碱度不足或者混凝剂投加过量，可用通过投加石灰增加水中碱度从而有较完全的水解过程，但值得注意的是，石灰不可投加过量，否则会形成Al(OH)3溶解水中负离子Al(OH)4-使混凝效果恶化，一般需要通过试验确定投加量。

3、水中杂质的成分、性质和浓度

水中杂质的成分、性质和浓度的影响可以分为五类

A、水中含有二价以上的正离子时，对天然水中钻土颗粒的双电层压缩有利。

B、水中黏土杂质、粒径细小而均匀者，混凝效果较差。杂质颗粒级别越单一均匀、越细，越不利于混凝，大小不一的颗粒将有利于混凝。

C、颗粒浓度过低将不利于颗粒间碰撞而影响混凝，低浊水的混凝效果不佳，是水处理领域的难题之-。回流沉淀物或投加助凝剂可提高混凝效果。

D、水中含有大量的有机物时，能被黏土微粒吸附，使微粒具备有机物的高度稳定性，从而对胶体会产生保护作用，需要投加较多的混凝剂才能产生混凝效果。

E、水中的盐类也能影响混凝效果，如水中Ca2 、Mg2 、硫、磷化合物一般对混凝有利，而某些阴离子、表面活性物质却有不利影响。

总之，水中杂质的浓度和成分不一样，混凝效果不同，适宜的混凝剂种类和投加量也是不-样的，从理论上只能做些定性分析，在实际生产中可通过混凝试验来进行评价。

4、混凝剂种类

混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质和浓度。对于高分子而言，链状分子上所带电荷量越大，电荷密度越高，链越能充分延伸，吸附架桥的空间范围也就越大，絮凝作用就越好。

5、混凝剂投加量

任何混凝处理都存在最佳混凝剂和最佳投药量，应通过试验确定。一般的投量范围是:普通铁盐、铝盐为10~100mg/L;聚合盐为普通盐的1/3-1/2;有机高分子混凝剂1-5mg/L.投量过多可能造成胶体再脱稳。