污水處理用聚合硫酸鐵和聚合氯化鋁的絮凝原理

分散在水中的顆粒由于其聚結(jié)穩(wěn)定性和沉降穩(wěn)定性，不能有效地與水分離。為了破壞其聚結(jié)穩(wěn)定性，從而破壞其沉降穩(wěn)定性，必須添加絮凝劑聚合氯化鋁或者聚合硫酸鐵。

天然水中存在的無(wú)機(jī)鹽離子或在水處理中作為絮凝劑加入水中的無(wú)機(jī)鹽會(huì)以幾種方式影響水的穩(wěn)定性。

一種是提供抗衡離子壓縮雙電層厚度，降低電位；例如，電解質(zhì)只能通過(guò)壓縮雙層的厚度和降低電勢(shì)來(lái)使溶膠不穩(wěn)定。此外，還有一類(lèi)離子和粒子可以通過(guò)所謂的“排斥相互作用”而不穩(wěn)定。

二是溶解產(chǎn)生的各種離子與粒子表面發(fā)生排他性的化學(xué)相互作用，實(shí)現(xiàn)電荷中和；當(dāng)抗衡離子能與膠體顆粒表面發(fā)生排他性相互作用時(shí)，顆粒表面電荷將被中和，電位降低，從而導(dǎo)致絮凝。所謂“排斥作用”，是指非靜電作用。當(dāng)加入過(guò)量電解質(zhì)時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)表面電荷符號(hào)變化的現(xiàn)象，這是“排斥作用”較明顯的證據(jù)。顯然，在“排斥作用”的初始階段，靜電引力起到了促進(jìn)作用，但當(dāng)表面電荷改變符號(hào)時(shí)，在克服靜電斥力的作用下，反離子發(fā)生了進(jìn)一步的吸附，證明存在更強(qiáng)的“排斥作用”?！芭懦庾饔谩睂?duì)膠體穩(wěn)定性的影響實(shí)際上是通過(guò)對(duì)表面電荷的影響而發(fā)生的。當(dāng)表面由于“排斥作用”吸附了足夠數(shù)量的反離子時(shí)，離子電荷可以減少到一定的臨界值，然后靜電斥力不再足以阻止粒子之間的接觸，于是發(fā)生絮凝。

反離子的進(jìn)一步吸附不僅會(huì)改變粒子表面電荷的符號(hào)，還會(huì)使表面電位足夠高，使膠體重新穩(wěn)定。排斥吸附引起的絮凝所需的溶液中反離子濃度也稱(chēng)為臨界絮凝濃度，記為cfc以區(qū)別于Cf，排斥吸附引起的新穩(wěn)定所需的反離子濃度稱(chēng)為臨界穩(wěn)定濃度，稱(chēng)為csc。當(dāng)進(jìn)一步加入電解質(zhì)時(shí)，可以觀(guān)察到絮凝現(xiàn)象，這是由于離子強(qiáng)度的增加導(dǎo)致雙層壓縮造成的。此時(shí)所需電解質(zhì)的濃度就是上面提到的臨界絮凝濃度Cf，就像惰性電解質(zhì)一樣。因此，會(huì)發(fā)生一系列絮凝現(xiàn)象。

第三，金屬水解產(chǎn)生沉淀物起到掃網(wǎng)的作用，將顆粒轉(zhuǎn)移到沉淀物中。水處理中加入水解金屬鹽絮凝劑進(jìn)行絮凝時(shí)，如果用量大，可能會(huì)產(chǎn)生大量的水解沉淀。在這些沉淀物快速沉淀的過(guò)程中，水中的膠體顆粒會(huì)被這些沉淀物卷走，共沉淀。這種絮凝作用稱(chēng)為掃掠絮凝。

除了較高的電解質(zhì)用量外，為使絮凝作用發(fā)生，還需要較高的酸堿度和堿度。當(dāng)發(fā)生掃絮凝時(shí)，如果膠體顆粒濃度小，則需要加入更多的水解金屬鹽，如果膠體顆粒濃度大，則需要加入更少的水解金屬鹽。水處理中較常用的絮凝劑是鋁鹽和鐵鹽，如聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵。無(wú)論如何添加，它們都以各種形式存在于水中的三價(jià)鋁和三價(jià)鐵中。