混凝原理

更新時間：2008-07-04 15:39 來源：作者: 閱讀：6137

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、堿度，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(wěn)定的分散懸浮狀態(tài)，主要是由于膠粒的∫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(wěn)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后，混凝劑提供的大量正離子會涌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，圖8—1中的∫電位降低。當大量正離子涌入吸附層以致擴散層完全消失時，∫電位為零，稱為等電狀態(tài)。在等電狀態(tài)下，膠粒間靜電斥力消失，膠粒最易發(fā)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于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(wěn)定性的過程，稱為膠粒脫穩(wěn)。脫穩(wěn)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。它特別適用于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(xiàn)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(wěn)定。又如在等電狀態(tài)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∫電位常大于零。于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于水后，經(jīng)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后，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(wǎng)捕作用

        三價鋁鹽或鐵鹽等水解而生成沉淀物。這些沉淀物在自身沉降過程中，能集卷、網(wǎng)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。

        對于不同類型的棍凝劑，壓縮雙電層作用和吸附架橋作用所起的作用程度并不相同。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(wǎng)捕作用都具有重要作用。