絮凝（níng）劑在汙水（shuǐ）處理領域（yù）作為強化固液分離的手段，可用於強化汙水的初次沉澱、浮選（xuǎn）處理及活性汙（wū）泥法之後的二次沉澱，還可用於汙水三（sān）級處理或（huò）深度處理。當用於剩餘汙泥（ní）脫水前的調理時，絮凝劑和助凝劑（jì）就變成了汙泥調理劑或脫水劑。
1、絮凝劑作用是什麽?
絮凝劑的作用機理：水中膠體顆粒微小、表麵（miàn）水（shuǐ）化和帶電使其具有（yǒu）穩定性，絮凝（níng）劑投加到水中後水（shuǐ）解成帶電膠體（tǐ）與（yǔ）其周圍的離子組成雙電層結構的（de）膠團。
采（cǎi）用投藥後快速（sù）攪拌的方（fāng）式，促進水中膠體雜質顆粒與絮（xù）凝劑水解成的膠團的碰撞機會和次（cì）數。水中的雜質顆粒在絮凝（níng）劑的作用下首（shǒu）先失去穩定性，然後相互凝聚成尺寸較大的顆粒，再在分離設施（shī）中沉澱下去或漂浮上來。
攪拌產生的速度（dù）梯度G和（hé）攪拌（bàn）時間T的乘積GT可以間接表示在整個反應時間內顆粒碰撞的總次數（shù），通過改變GT值可以控（kòng）製混（hún）凝反（fǎn）應效果。一般控製（zhì）GT值在104～105之間，考慮到（dào）雜質顆粒濃度對碰撞的影響，可以用GTC值作為表征混（hún）凝效果的控（kòng）製參數，其中C表示汙水中雜質（zhì）顆粒的質量濃度，而且建議GTC值在100左右。
促使絮凝劑迅（xùn）速向水中擴散，並與全部廢水混合均勻的過程就是混合。水中的雜質（zhì）顆粒與絮凝劑作用，通過（guò）壓縮（suō）雙電層和電（diàn）中和等機理，失去（qù）或降低穩定性，生成微（wēi）絮粒的過程稱為凝聚。凝聚生成微絮粒在架橋物質和水流的攪動下，通過（guò）吸附架橋和沉澱物網（wǎng）捕等機理成長為大絮體的過程稱為（wéi）絮凝。混合（hé）、凝聚和絮凝（níng）合起來稱為混凝，混合過程一般在混合池（chí）中完成，凝聚和絮凝在反應池中進行。
2、絮凝劑的（de）種類有哪（nǎ）些?
絮凝劑是能夠降低（dī）或消除水（shuǐ）中分散微（wēi）粒的沉澱穩定性和聚合穩定性，使分散微粒凝聚、絮凝（níng）成聚集體（tǐ）而除去（qù）的一類物質。按照化學成分，絮凝劑可分（fèn）為無機絮凝劑、有機絮凝劑以及微生物絮凝劑三大類。
下麵主要介紹一下最常用的無機、有機絮凝劑：
無機絮凝劑包括鋁鹽、鐵鹽及其聚合物。
有機絮凝劑按照聚合單體帶電集團的電荷性質，可分為（wéi）陰離子型（xíng）、陽（yáng）離子型、非離子型、兩性型等幾種，按（àn）其來源（yuán）又可分為人工合成和天然（rán）高分子絮凝劑兩大類。
3、無機絮凝劑的種類有哪些?
傳統應用的無機絮凝劑為低分子的鋁鹽和鐵鹽，鋁鹽主（zhǔ）要有硫酸鋁(AL2(SO4)3∙18H2O)、明礬(AL2(SO4)3∙K2SO4∙24H2O)、鋁酸鈉（nà）(NaALO3)，鐵鹽主（zhǔ）要有三氯化（huà）鐵(FeCL3∙6H20)、硫（liú）酸亞鐵(FeSO4∙6H20)和硫酸鐵(Fe2(SO4)3∙2H20)。
一般來講，無機絮凝劑具有原料易得，製備簡便、價（jià）格便宜、處理效果適中等特點，因而在水處理中應用較多。
4、無機絮（xù）凝（níng）劑硫酸鋁的特點有哪些?
自19世紀末美國最先將硫酸鋁用於給水（shuǐ）處理並取得專利以來，硫酸（suān）鋁就以卓越的凝聚沉降性能而被廣泛應用。硫酸鋁是目前世界上使用最多的絮凝劑，全世界年產硫酸鋁約500萬噸，其中將近一半用於水處理領域。
市售硫酸鋁有固（gù）、液兩種形態，固態的又按其中不溶物的含量分為精製和粗製兩種，我國民間常用於飲用水淨化的固態產品明礬，就是硫酸鋁與硫酸鉀的複鹽，但在工業水及（jí）廢水處理中應用不多（duō）。
硫酸鋁適用（yòng）的pH值（zhí）範圍與原水的硬度有關，處理軟水（shuǐ）時，適宜pH值（zhí）為5～6.6，處理中（zhōng）硬水時（shí），適宜pH值為6.6～7.2，處理高硬（yìng）水，適宜pH值為7.2～7.8。硫酸鋁適用的水（shuǐ）溫範圍是20oC～40oC，低於10oC時混凝效果很差。硫（liú）酸鋁的腐蝕性較小、使用方（fāng）便（biàn），但水解反應慢，需要消耗一定的堿（jiǎn）量。
5、無機絮凝劑三氯化鐵的特點有哪些?
三氯化鐵是（shì）另一種常用的無機低（dī）分子凝聚劑，產品有固體的黑褐色結晶體，也有（yǒu）較（jiào）高濃度的液體。其（qí）具有易溶於水，礬花大而重，沉澱（diàn）性（xìng）能好，對溫度、水（shuǐ）質及（jí）pH的適應範圍寬等優點。
三氯化鐵的（de）適用pH值範圍是9～11，形成的（de）絮體密度大，容易沉澱，低溫或高濁度時效果仍很好。固體三氯化鐵具有強烈的吸水性，腐蝕性較強，易腐蝕設備，對溶解和投加設備的防腐要求較高，具有刺激性氣味，操作條件較差。
三氯化鐵的作用機（jī）理是利用三價（jià）鐵離子（zǐ）逐級（jí）水解生成的各種羥基鐵離子來實現對水中雜質顆粒（lì）的絮（xù）凝，而羥基鐵離子的形成需要利用水中大量的羥基（jī），因此使用過程中會消耗大量的堿，當原水（shuǐ）堿（jiǎn）度不夠時，需要補充石灰等堿源。
硫酸亞鐵俗稱綠礬，形成絮凝體快而穩定，沉澱時間短（duǎn），適用（yòng）於堿度（dù）高、濁度大的情況，但色度不易（yì）除淨（jìng），腐蝕性也較強。
6、無機高分子絮（xù）凝劑的種類（lèi）有哪些?
無（wú）機高（gāo）分子絮凝（níng）劑是從60年代起世界上發展起來的（de）新型絮凝劑，目前，其生產和應用在全世界都取得了迅速進展（zhǎn）。
鋁、鐵（tiě）和矽類的無（wú）機高分子絮凝劑實際上分別是它們由水解、溶膠到沉澱過程的中間產物，即Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Si(Ⅳ)的羥基和氧基聚合物。鋁和鐵（tiě）是陽離子（zǐ）型荷正電，矽是陰離子型荷（hé）負電，它們在水溶態的單元分子量約（yuē）為數百到數（shù）千，可以（yǐ）相（xiàng）互結合成為具有分形結構的（de）集聚體。
它們的凝聚—絮凝過程是對水中顆（kē）粒（lì）物的電中和與粘（zhān）附架橋兩種作用的綜合體現。水中懸浮顆粒的粒（lì）度在納米到微米級，大多帶負電荷，因（yīn）此絮凝劑及（jí）其形態的電荷正負、電性強弱和分子量、聚集體的粒度大小（xiǎo）是決定其絮（xù）凝效果的主要因素。目前無機（jī）高分子絮（xù）凝（níng）劑的種類已有（yǒu）幾十種（zhǒng），產量也達到絮（xù）凝劑總產量的30%～60%，其中最常用及廣泛使用的（de）為聚合氯化鋁，即PAC。
7、無機（jī）高分子絮凝劑的特點有哪些?
Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)的羥基和氧基聚合物都會（huì）進一步結合（hé）為聚集體，在一定條件下（xià）保持在水溶液中，其（qí）粒度大致在納米級範圍，以此發揮（huī）凝聚—絮凝（níng）作（zuò）用會得到低（dī）投加量高效果的結果。
若比較它們的反應（yīng）聚合速度，鋁聚合物的反應（yīng）較（jiào）緩和，形（xíng）態較穩定，鐵的水解聚合物（wù）則（zé）反應（yīng）迅速，容易失去穩定而發生沉澱。
無機高分子絮凝劑的優（yōu）點反映在它比傳統絮凝劑如硫酸鋁、氯（lǜ）化鐵的效能更優異，而比有機高分子絮凝劑價格低廉。現（xiàn）在PAC成功地應用在給（gěi）水、工業廢水以及城市（shì）汙水的各種處理（lǐ）流程，包括預處理、中間處理和深度處理中，逐漸成（chéng）為主流絮凝劑。但是，在形態、聚合度及相應的凝聚—絮凝效果方麵，無機高分子絮凝劑仍處於傳統金屬鹽絮凝劑與有機高分子絮凝劑之間的位置。
8、聚（jù）合（hé）氯化鋁的（de）特點有哪些?
聚合氯化鋁，簡稱PAC，化學式為ALn(OH)mCL3n-m。PAC是一種多價電（diàn）解質，能顯著地降低水中（zhōng）粘土類雜質(多帶負電荷)的膠體（tǐ）電荷。由於相（xiàng）對分子質量大，吸（xī）附能力強，形（xíng）成的（de）絮凝體較大，絮（xù）凝（níng）沉澱性能優於其他絮凝劑。
PAC聚合度較（jiào）高，投加後快速攪拌，可以大大縮短絮（xù）凝體形（xíng）成時間。PAC受水（shuǐ）溫影響較小（xiǎo），低（dī）水溫時使（shǐ）用效（xiào）果也很好。它對水的pH值降低較少，適用的pH範圍寬(可（kě）在pH=5～9範圍內（nèi）使用（yòng）)，故可不（bú）投（tóu）加堿劑。PAC的投加（jiā）量少，產泥量也（yě）少，且使用、管（guǎn）理、操作都（dōu）較方便，對設備、管道等腐蝕性也小。因此，PAC在水處理領（lǐng）域有逐步替代（dài）硫（liú）酸鋁的趨勢，其缺點（diǎn）是（shì）價格較（jiào）傳統絮凝劑高。
另外，從溶液化學的角度看，PAC是鋁鹽水解（jiě）—聚合—沉澱反應過程的動力學中間產物，熱力學上是不穩定的，一般液體PAC產品均應較短時間內使用，(固體產（chǎn）品性能（néng）穩定，則可較長期保存（cún）)。添（tiān）加某些無機鹽(如CaCl2、MnCl2等)或高分（fèn）子(如聚乙烯（xī）醇、聚丙（bǐng）烯酰胺（àn）等)可提高PAC的穩定性，同時可（kě）增加凝聚能力（lì）。
從生產工藝講，在PAC的製造過程中引入一種或幾種不同的陰離子(如SO42-、PO43-等)，利用增聚（jù）作用可以在一定程度上改變聚合物的結構和形態（tài）分布，進（jìn）而提高PAC的（de）穩定性和功效;如果在PAC的製造過程中引入其它陽離子組分，如（rú）Fe3+，使Al3+和Fe3+交錯水解聚合，可製得複合絮凝劑聚合鋁鐵。
9、人工合成（chéng）有機高分子（zǐ）絮凝（níng）劑的種類（lèi）有哪些?
人工合成有機高分子絮凝劑多為聚丙烯、聚乙烯物質，如聚丙烯酰胺、聚乙烯亞（yà）胺等。這些絮凝劑都是水溶（róng）性（xìng）的線型高（gāo）分（fèn）子物質，每個大分子由許多包含帶電基團的重複單元組成，因而也（yě）稱為聚電解質。包含帶正電基團的為（wéi）陽離子型聚電解質，包含帶負電基團的（de）為陰離子型聚電解質（zhì），既（jì）包含帶正電基團又包含帶負電基團，稱之為非離（lí）子型聚電解質。
目前使（shǐ）用較多的高分子絮凝（níng）劑是陰離子（zǐ）型，它們對水中負電膠體雜質（zhì）隻能發揮（huī）助凝作用。往往不能單獨使用，而是配合鋁鹽、鐵鹽（yán）使用。陽離子型絮凝劑能同時發揮凝聚和絮凝（níng）作用而單獨使用，故得到較快發展。
我國當前使用較多的是（shì）聚丙烯酰胺類非離子型高聚物，常與鐵、鋁鹽合用。利（lì）用鐵（tiě）、鋁鹽對膠體（tǐ）微粒的電性中和（hé）作用和高分子絮凝劑優異的絮凝功能，從而得到滿意的處理效果。聚丙烯酰（xiān）胺在使用中（zhōng）具有投量少，凝聚速度快，絮凝體粒大強韌的特（tè）點。我國目前生產的人（rén）工（gōng）合成有機高分子絮凝劑（jì）中80%是這種產品。
10、聚丙烯酰胺類（lèi）絮凝（níng）劑的特點有哪些?
聚丙烯酰胺PAM是（shì）一種目（mù）前應用最廣泛的人工（gōng）合成有機高分子絮凝劑（jì），有時也被用作助（zhù）凝劑。聚（jù）丙烯酰胺的（de）生產原料是聚丙烯腈（jīng）CH2=CHCN，在一定條件下，丙烯腈水（shuǐ）解生成（chéng）丙烯酰胺，丙烯酰胺再通過（guò）懸浮聚合得到聚（jù）丙烯酰胺。聚（jù）丙烯酰胺屬於水溶性（xìng）樹脂，產品（pǐn）有粒狀（zhuàng）固體和（hé）一定濃度的粘稠水溶液兩種。
聚丙烯酰胺在水的（de）實際存在形態是無規線團，由於（yú）無（wú）規線團具有一定的粒徑尺寸，其表麵（miàn）又有一些酰胺基團（tuán），因（yīn）此能（néng）夠起到（dào）相應的架橋和吸附能力，即具有一（yī）定的絮凝能力。
但由於聚丙烯酰胺長鏈卷曲成線團（tuán），使（shǐ）其架橋範圍較小，兩個酰胺基締結後，相當於（yú）作用相互抵消而喪失兩個吸附位，再加上部分酰胺基卷藏在線團結構的內部（bù），不能與水中的雜質顆粒相接觸和吸附，所以其（qí）擁有的吸附（fù）能（néng）力不能充分發（fā）揮。
為了使締結在一起的酰胺基再次分開、內（nèi）藏的酰胺基也能暴露在外表，人們設（shè）法將無規線團（tuán）適當延伸展開，甚至設法在長分（fèn）子鏈上增加一些帶有陽離子（zǐ）或陰離子的基團，同時提高吸附架橋能力和電中和壓縮雙電（diàn）層的作用。這樣一來，在PAM的基礎上（shàng）又衍生出一係（xì）列性質各異的聚丙烯酰胺類絮凝劑或助凝（níng）劑。
比如說在聚丙（bǐng）烯酰（xiān）胺溶液中加堿，使部（bù）分（fèn）鏈（liàn）節上的酰（xiān）胺基轉化為羧酸鈉，而羧酸鈉在水中容易離解出鈉離子，使COO-基保留在支鏈上，因此生成部分水解的陰離子型聚丙烯酰胺。
陰離子型聚丙（bǐng）烯酰胺（àn）分子結構上的COO-基使分子（zǐ）鏈帶有（yǒu）負電荷，彼（bǐ）此相斥將原來締（dì）結在一起的酰胺基拉開，促使分子鏈由線團狀逐漸伸展成長鏈狀，從而使架橋範圍擴大、提高絮凝能力，作為助凝劑其優勢表現得更為出色。
陰離子型聚丙烯酰胺的使用效果與其“水解度”有關，“水解度”過小（xiǎo）會導致（zhì）混凝或助（zhù）凝效果（guǒ）較差，“水解度”過大會增加製作成本（běn）。
11、影響絮凝劑使用的因素有哪些（xiē）?
(1)水的pH值
水（shuǐ）的pH值對無（wú）機（jī）絮凝劑的使用效果影響很（hěn）大，pH值的大小（xiǎo）關係到選（xuǎn）用絮凝劑的種類、投（tóu）加量和混凝沉澱效果。水中的H+和OH-參（cān）與（yǔ）絮凝劑的水（shuǐ）解反（fǎn）應，因此，pH值強烈（liè）影（yǐng）響絮凝劑的水解速度、水解產物的存在（zài）形態和性能。
以通過生成Al(OH)3帶電膠體（tǐ）實現混凝作用的（de）鋁鹽為例，當pH值﹤4時，Al3+不能（néng）大量水解成Al(OH)3，主（zhǔ）要以Al3+離子的形式（shì）存在，混凝效果極差。pH值在6.5～7.5之間（jiān）時，Al3+水解聚合成聚合度很大的Al(OH)3中性膠（jiāo）體，混凝（níng）效果較好。pH值﹥8後，Al3+水解（jiě）成AlO2-，混凝效果又變得很差。
水的堿度對pH值有緩衝作用，當堿度不夠時，應添加石（shí）灰等藥劑予以補充。當水的pH值偏高時，則（zé）需要加酸（suān）調整pH值到中性。相比之下，高（gāo）分子絮凝劑受pH值（zhí）的影響較小。
(2)水溫
水溫影響絮凝劑的水解（jiě）速度和礬花形成的速度及（jí）結構。混（hún）凝的水解多是（shì）吸熱反應，水溫較低時，水解速度慢且不完全。
低（dī）溫情況下，水的粘（zhān）度大，布朗運動減弱，絮凝劑膠（jiāo）體顆粒與水中雜質顆粒的碰撞次數減少，同（tóng）時水的剪切力（lì）增大，阻礙混（hún）凝絮體的（de）相互粘合;因此（cǐ），盡管增加了絮凝劑的投加量，絮體（tǐ）的形成還是很緩慢，而且結構鬆散、顆粒細小，難以去除（chú）。
低溫對（duì）高分子絮凝劑的影響較小。但要注意（yì）的是，使用有機（jī）高分子絮凝劑時，水溫不能過高，高溫容易使有機高分子絮凝劑老化甚至分解生成不溶性物質（zhì），從而（ér）降低（dī）混凝效果（guǒ）。
(3)水中雜質成分
水中雜質顆粒大小參差不齊對混凝有利，細小而均勻會導致混凝效果很差。雜質顆粒濃度過低往往對混凝不利，此時回流沉澱物或投加助凝劑可提高混凝效果。水中（zhōng）雜質顆粒含有大（dà）量有機（jī）物時，混凝效果會變差，需要增（zēng）加投藥量或投加氧化劑等起助凝作用的藥劑。水中的鈣（gài）鎂離子、硫化（huà）物、磷化物一（yī）般對混凝有利，而某些陰離子、表麵活性物質對混凝有不利影響。
(4)絮凝劑種類
絮凝劑（jì）的選擇主要取決於水中膠體和懸浮物（wù）的性質及濃（nóng）度。如果水中汙染物主要（yào）呈膠體狀（zhuàng）態，則（zé）應首選無機絮凝劑（jì）使其脫穩凝聚，如果絮（xù）體（tǐ）細小，則需要投加（jiā）高分子絮凝劑（jì）或配合使用活化矽（guī）膠等助凝劑。
很多情況下，將無機絮凝劑與高（gāo）分子絮凝劑聯合使用（yòng），可明顯提高混凝（níng）效果，擴大應用（yòng）範圍。對於高分子而（ér）言，鏈狀分子上所帶電荷量越（yuè）大，電荷密（mì）度越高，鏈越能充分（fèn）伸展（zhǎn），吸附架橋的作用範圍也就（jiù）越大，混凝（níng）效果會越好。
(5)絮凝劑投加量
使用混凝法處理任何廢水，都存在最佳絮凝劑和最佳投藥量，通常都要通過試驗確定，投加量過大可（kě）能造成膠體的再穩定。一般普通鐵鹽、鋁鹽的投加範圍是10～100mg/L，聚合鹽為普通鹽（yán）投加量的1/2～1/3，有機高分子（zǐ）絮凝劑的投加範圍是1～5mg/L。
(6)絮凝劑（jì）投加（jiā）順序
當使（shǐ）用多種絮凝劑時，需要通過試驗確定最佳投加順序。一般來說，當無機絮凝劑（jì）與有機絮凝劑並用時，應先（xiān）投加無機絮（xù）凝劑，再投加有機絮凝劑。
而處理雜質顆粒尺寸在50μm以上時，常先投加有機絮凝劑吸附架橋，再投加（jiā）無機絮凝劑壓縮雙電層使膠體脫穩。
(7)水力（lì）條件
在混合階段，要求絮凝劑與水迅速（sù）均勻地混合，而到了反應階段，既要創造足夠（gòu）的碰撞機會和良（liáng）好的吸附條件讓絮體有足夠的成長機會，又要防止已生成的小（xiǎo）絮（xù）體被打碎，因此攪拌強度要逐步減小，反應時間要足夠長。
