絮（xù）凝劑（jì）在汙水處理領域作為強化（huà）固液分離的（de）手段，可用（yòng）於強化汙水（shuǐ）的初次（cì）沉澱、浮選處（chù）理及活性汙泥法之後的二次沉澱，還可用於汙水三級處理或深（shēn）度處理。當用於（yú）剩餘汙泥（ní）脫水前的調（diào）理時，絮凝劑和助凝劑就（jiù）變成了汙泥調理劑或（huò）脫水劑。
1、絮凝劑作用是什麽?
絮凝劑的作用機理：水中膠（jiāo）體顆粒微小、表（biǎo）麵（miàn）水化和帶電使其具有穩定性，絮凝劑投加到水中（zhōng）後（hòu）水解（jiě）成帶電膠體與（yǔ）其周圍的離子組成雙電層結構（gòu）的膠（jiāo）團（tuán）。
采用投藥後快速攪拌的方式，促進（jìn）水中膠體雜質顆粒（lì）與絮凝劑水解成的膠團的碰（pèng）撞機會和（hé）次數。水中的雜質顆粒在絮凝劑的作用下首先失去穩定性（xìng），然後相互凝聚（jù）成尺寸較大的顆粒，再在分離設施中沉澱下去或漂浮上來。
攪（jiǎo）拌產生的速度梯度G和攪（jiǎo）拌時（shí）間T的乘積GT可以間接表示在整個反應時間內顆（kē）粒碰撞的總（zǒng）次數，通過（guò）改變GT值可以控製混（hún）凝反應效果。一般控製GT值在104～105之間，考慮到雜質（zhì）顆粒濃度對碰撞的影響，可以用GTC值作為表征混凝效果的控製參數，其中C表（biǎo）示汙水中雜質顆粒的質量濃度，而且建議GTC值在（zài）100左右。
促使（shǐ）絮（xù）凝（níng）劑迅速向水中擴散，並與全部廢水混合均勻（yún）的（de）過程就是混合。水中的雜質（zhì）顆粒與絮凝劑作用，通過（guò）壓縮雙電層和（hé）電中和等（děng）機理，失去或（huò）降低穩定性，生成微絮粒的（de）過（guò）程稱為（wéi）凝聚。凝（níng）聚生成微絮粒在架（jià）橋物質和水流的攪動下，通過吸（xī）附架橋和沉澱（diàn）物網捕等機理（lǐ）成長為大絮體（tǐ）的過程稱為絮凝。混（hún）合、凝（níng）聚（jù）和絮凝合起來（lái）稱為混凝，混合過程一般在混合池（chí）中（zhōng）完（wán）成，凝聚和絮凝在反應池中進行。
2、絮凝劑的種類有哪些?
絮凝劑是能夠降（jiàng）低或消（xiāo）除水中分散微粒的沉澱穩定性和聚合穩定（dìng）性，使（shǐ）分散微粒（lì）凝聚、絮凝成聚集體而除去的一類物（wù）質。按照化學成分，絮凝劑可分為無（wú）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（jī）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（jí）團的（de）電荷性質，可分為陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性型等幾種，按（àn）其來源又可分為人工合成（chéng）和天然高分子絮凝（níng）劑兩（liǎng）大類。
3、無機絮凝劑的種類有哪些?
傳統應用的無機絮（xù）凝劑為低（dī）分子的鋁鹽和鐵鹽，鋁鹽主要有硫酸鋁(AL2(SO4)3∙18H2O)、明礬(AL2(SO4)3∙K2SO4∙24H2O)、鋁酸鈉(NaALO3)，鐵鹽（yán）主（zhǔ）要有三（sān）氯化鐵(FeCL3∙6H20)、硫酸亞鐵(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、價格便宜（yí）、處理效果適中等特點，因而在水處理中應用較多。
4、無機絮凝劑硫酸鋁（lǚ）的特點有哪些（xiē）?
自19世紀末美國（guó）最（zuì）先（xiān）將硫酸鋁用於給水處理並取得專利以來，硫酸鋁就以卓越的凝（níng）聚沉（chén）降性能而被廣泛應用。硫酸鋁是目前世界上使用最多的（de）絮凝劑（jì），全世界年產硫酸鋁約500萬噸，其（qí）中將近一半用於水處理領域（yù）。
市售硫酸鋁有固、液兩種形（xíng）態，固（gù）態的又按其中（zhōng）不溶物的（de）含量分為精製和粗製兩種，我國民間常用（yòng）於飲用水淨化的固態產（chǎn）品明礬，就是硫酸鋁與硫酸鉀的複鹽，但在工業水及廢水處理中應用（yòng）不多。
硫酸鋁適用的（de）pH值（zhí）範圍與原水的硬度（dù）有關，處理（lǐ）軟水時，適（shì）宜pH值（zhí）為5～6.6，處（chù）理中硬水時，適宜pH值為6.6～7.2，處理高（gāo）硬水，適宜pH值為7.2～7.8。硫酸鋁適用的（de）水溫範圍（wéi）是20oC～40oC，低於10oC時混凝效果很差。硫酸鋁的（de）腐蝕性較小、使（shǐ）用方（fāng）便，但（dàn）水解反應慢，需要消耗一定的（de）堿量。
5、無機絮（xù）凝劑三氯化鐵的特點有哪些?
三氯化（huà）鐵是另一種常用的無機低分子凝聚劑，產品有固體（tǐ）的黑褐色結晶（jīng）體，也有較高濃度的液體。其具有易溶（róng）於水，礬花大而（ér）重，沉澱性能好，對溫度、水質及pH的適應範圍寬等優點。
三氯化鐵的適用pH值範圍是9～11，形（xíng）成（chéng）的絮體密度大，容易沉澱（diàn），低溫或高濁度（dù）時效果仍（réng）很好。固體（tǐ）三氯化鐵具有強烈的吸水（shuǐ）性，腐蝕性較（jiào）強，易腐蝕設備，對溶解和投加設備（bèi）的防腐要（yào）求較高，具有刺激（jī）性氣味，操（cāo）作條件較差。
三氯化鐵的作用機理是利用三價鐵離子逐級水解生成（chéng）的各種羥基（jī）鐵離子來實現對水中雜質（zhì）顆粒的絮凝，而羥基鐵離子的形成需要利用水中大量的羥基，因此使用過程中會消耗大量的堿，當原水（shuǐ）堿度不夠時，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，適用（yòng）於堿度高、濁度大的情（qíng）況，但色度不易除淨，腐蝕性也較強。
6、無機高分子絮凝劑的種類有哪些?
無機高（gāo）分子絮凝劑是從60年代起世界上發展起來的新（xīn）型絮凝（níng）劑，目前，其生產和應用（yòng）在全世界都取得了迅速進展。
鋁、鐵和（hé）矽類的無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（hé）物。鋁和（hé）鐵（tiě）是（shì）陽離子型荷正電，矽是陰離子型荷負電，它們在水溶（róng）態的單元分子量約為數百（bǎi）到數千，可以相互結合成為具有分形結構的集聚（jù）體。
它們的凝聚—絮凝過（guò）程是對水中顆粒（lì）物的電中和（hé）與粘附架橋兩（liǎng）種作用的綜合體現。水（shuǐ）中懸浮（fú）顆（kē）粒的粒（lì）度在納米到微米級，大多帶（dài）負（fù）電荷，因此絮凝劑及其形態的電荷正負（fù）、電性強弱和分子量、聚集體（tǐ）的粒度大（dà）小是（shì）決定其（qí）絮凝效（xiào）果的主要因素。目前無機高分子絮（xù）凝劑的種（zhǒng）類已有幾十種，產（chǎn）量也達到（dào）絮凝劑總產量的（de）30%～60%，其中最（zuì）常用及廣泛使用的為聚合氯化鋁，即PAC。
7、無機（jī）高分子絮凝劑的特（tè）點有哪些?
Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)的羥基和（hé）氧基聚合物都會進一步結合為聚集體，在一定條件下保持在水溶液（yè）中，其粒度大致在納米級範圍，以此發揮凝聚—絮凝作用會得到低投加量高效果的結果。
若比較它們的反應聚合速度，鋁聚合物（wù）的反應較緩和，形態較穩定，鐵的水解聚合物則反應（yīng）迅速，容易失去穩（wěn）定而發生沉（chén）澱。
無機高分子絮凝劑的優點反映在它比傳統絮凝劑如硫酸鋁（lǚ）、氯化鐵的效能更優異（yì），而（ér）比有（yǒu）機高分子絮凝劑價格低廉（lián）。現在PAC成功地應用在給水、工（gōng）業廢水以及城市汙水的各種處理流程，包括預處理、中間（jiān）處理和深度處理中，逐漸成為（wéi）主（zhǔ）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（gāo）分子絮凝劑之間的位置。
8、聚合氯化鋁的特點有（yǒu）哪些?
聚合氯化鋁，簡稱PAC，化學式為ALn(OH)mCL3n-m。PAC是一種多價電解質（zhì），能顯著地（dì）降低水中粘（zhān）土類雜質(多帶負（fù）電荷)的膠體電荷。由於相對分子質量（liàng）大，吸附能力強，形成的絮凝體較（jiào）大，絮凝沉澱性能（néng）優於其他絮凝劑。
PAC聚（jù）合度較高，投加後快速攪拌，可以大大（dà）縮短絮凝體形成時間。PAC受水溫影響（xiǎng）較小，低水溫時使用效果（guǒ）也很好。它對水的pH值（zhí）降低較少，適用的pH範圍寬（kuān）(可在pH=5～9範圍內（nèi）使用)，故可（kě）不投加堿劑。PAC的投加量少，產泥量也少，且使用、管理（lǐ）、操作都較方便，對設（shè）備、管道（dào）等腐蝕性（xìng）也小。因此，PAC在（zài）水處理領域有逐步替代硫酸鋁的趨勢，其缺點是價格較傳統絮凝劑高。
另外，從溶液化學的角度看，PAC是鋁鹽水解—聚合—沉澱反應過程的動力學中（zhōng）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（gù）體產品性能穩定，則可較長期保存)。添加某些無（wú）機鹽(如CaCl2、MnCl2等)或（huò）高分子(如聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等)可提高（gāo）PAC的穩定性，同時（shí）可增加凝聚（jù）能力。
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（lí）子(如SO42-、PO43-等)，利用（yòng）增聚作用可以在一定程度上改變聚合物的結構和形態（tài）分布，進而提高PAC的穩定性和功效;如果在PAC的（de）製造過程中（zhōng）引入其它陽離子組分，如Fe3+，使Al3+和Fe3+交錯水解聚合，可製得複合絮凝劑聚合鋁鐵。
9、人工合成有機高分子絮凝劑的種類有哪些?
人工合成有機高分子絮凝劑多為聚丙烯、聚（jù）乙烯物質，如聚丙烯酰胺、聚乙（yǐ）烯亞胺等。這（zhè）些絮凝劑（jì）都是水溶性的線型（xíng）高分子物質，每個大分子由許多包含帶電基團（tuán）的重複單元組成，因而也稱為（wéi）聚電解質（zhì）。包含帶正電基團（tuán）的為陽離子型聚電解質，包含帶負電基團的為陰（yīn）離子型（xíng）聚電解質，既包含帶正（zhèng）電基團又包含帶負電基團，稱之為非離子型聚電解質。
目前使用較多的高分子絮凝劑是陰離子型（xíng），它們對水（shuǐ）中負電膠體雜質隻能發揮助凝作用。往（wǎng）往不能單獨使用，而是配（pèi）合鋁鹽、鐵鹽使用。陽離子型（xíng）絮凝劑能同時發揮凝聚和絮凝作用而單獨使用，故（gù）得到較快（kuài）發（fā）展。
我（wǒ）國當（dāng）前使用（yòng）較多的是（shì）聚丙烯酰胺類非（fēi）離（lí）子型（xíng）高聚物，常與（yǔ）鐵、鋁鹽合用。利用鐵、鋁鹽對膠體微粒的電性中和作（zuò）用和高分子絮凝劑優異的絮凝功能，從而得到滿意（yì）的處理效果。聚丙烯酰胺在使（shǐ）用中具有投量（liàng）少，凝聚速度快，絮（xù）凝體粒大（dà）強韌的特點。我國（guó）目前生產的（de）人工合成有機高分子絮凝（níng）劑中80%是這種產品。
10、聚丙烯酰（xiān）胺類絮凝劑的特點有哪些?
聚丙烯（xī）酰胺PAM是一種目前應用最廣泛的人工合成有機高分子絮凝劑，有時也被用作助（zhù）凝劑。聚丙烯酰胺的生產原料是聚（jù）丙烯腈CH2=CHCN，在一定（dìng）條件下，丙烯腈水解生成丙烯酰胺，丙烯酰（xiān）胺（àn）再通過懸浮聚合得到聚丙烯酰（xiān）胺。聚丙烯酰胺屬於水溶性樹脂，產（chǎn）品有粒狀固體和一定濃度的粘稠（chóu）水溶液（yè）兩種。
聚丙（bǐng）烯酰胺在水的實際存在形態是無規（guī）線團，由於無規線團具有一定（dìng）的粒徑（jìng）尺寸，其表麵又有（yǒu）一些酰胺基團（tuán），因此能夠起到相應的架橋（qiáo）和吸附能力（lì），即具有一定的絮凝能（néng）力。
但由於聚丙烯酰胺（àn）長鏈卷曲成線團，使其架橋範圍較小，兩個酰胺基（jī）締（dì）結後（hòu），相當於作用相互抵消而喪失（shī）兩個吸附位，再加上（shàng）部分酰胺基卷藏（cáng）在線團結構的內部，不能與水中的雜質顆粒相接觸和吸附，所以其擁有的吸附能力不能充分發揮（huī）。
為了使締結在一起的酰胺基再次分開、內藏的酰胺基也能暴露在外（wài）表，人們設法（fǎ）將無規線團適當延伸展開，甚至設法在（zài）長分子鏈上（shàng）增加一些帶有陽離子或陰離子的基團，同時提高吸附（fù）架橋能力和電中和壓縮雙電層的作用。這樣一來（lái），在PAM的基礎上又衍生出一係列性質各異的聚丙烯（xī）酰胺類絮凝劑或助凝劑。
比如說在聚丙烯酰胺溶液中加堿，使部分鏈節上的酰胺基轉化為羧酸鈉，而羧酸鈉在水中容易離解出鈉離子，使COO-基（jī）保留在支鏈上，因此生成（chéng）部分水解的陰（yīn）離子型聚丙烯酰胺。
陰（yīn）離子型聚丙烯酰胺分子結（jié）構上的（de）COO-基使分子（zǐ）鏈帶有負電荷（hé），彼此相斥將原來締結在一起的酰胺基拉開，促使分（fèn）子鏈由線團（tuán）狀逐漸伸展（zhǎn）成（chéng）長鏈狀，從而使架橋範圍擴大、提（tí）高絮凝能力，作為助（zhù）凝劑其優勢表現（xiàn）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”過小會導致混凝或助凝效果較（jiào）差，“水解度”過大會（huì）增（zēng）加製作成本。
11、影響（xiǎng）絮凝劑（jì）使（shǐ）用的因素有哪些?
(1)水的pH值
水的pH值對無機絮凝劑的使（shǐ）用效果影響很大，pH值（zhí）的（de）大（dà）小關係到（dào）選（xuǎn）用絮凝劑的種類、投加量和混凝沉澱效果。水中的H+和OH-參與絮凝劑的（de）水解反應，因（yīn）此，pH值強烈影響絮凝劑的水解速（sù）度、水解產物的存在（zài）形態和（hé）性能。
以通過生成Al(OH)3帶電膠體實現混凝作用的鋁（lǚ）鹽為例，當pH值﹤4時，Al3+不能大量（liàng）水解成Al(OH)3，主要以Al3+離子的形式存在，混凝效果極差。pH值在6.5～7.5之間時，Al3+水解聚合成聚合度很大的Al(OH)3中性膠體，混凝效果較好。pH值﹥8後（hòu），Al3+水解成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，應添加石灰等藥劑予以補充。當水（shuǐ）的pH值（zhí）偏高（gāo）時，則需要加酸調整pH值到中性。相比之（zhī）下，高分子絮（xù）凝劑受pH值的影響較小。
(2)水溫
水溫影響絮凝劑的水（shuǐ）解（jiě）速度和礬花形成的速度及結構。混凝的水解多是吸熱反應，水溫較低時，水解速度慢且不完全。
低溫情（qíng）況下，水的粘度（dù）大（dà），布朗運動減弱，絮凝劑膠體（tǐ）顆粒與水中雜質顆粒的（de）碰撞次數（shù）減少，同時水的剪切力增大，阻礙混凝絮體的相互粘合;因此，盡管增加了絮凝（níng）劑的投加量（liàng），絮體的形成還是很緩慢，而且結構鬆散、顆粒細（xì）小，難以去除。
低溫對高分子絮凝劑的影響較小。但要注意的是，使（shǐ）用有機高分子絮凝劑時，水溫不能過高，高溫容易使有機高分子（zǐ）絮凝劑（jì）老化甚至分解生成不（bú）溶性物質，從而降低混凝效果。
(3)水中雜質成分
水中雜質顆（kē）粒大小參差（chà）不齊對混凝有利，細小而均勻會導致混凝效果很差。雜質顆（kē）粒濃度過低往往對混凝（níng）不利，此時回流（liú）沉澱物或投加助（zhù）凝劑可提高混凝效果。水中（zhōng）雜（zá）質顆粒含有大量有（yǒu）機物時，混凝（níng）效果會變差，需要增加投藥（yào）量或投加氧化劑等起助凝作用的藥劑。水（shuǐ）中的鈣鎂離（lí）子、硫化物、磷化物一般對（duì）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
絮凝劑的選擇主要取決於水中膠體和（hé）懸浮物的性質（zhì）及濃度。如果（guǒ）水中汙染物主要呈（chéng）膠體狀態（tài），則應（yīng）首選（xuǎn）無（wú）機絮凝劑使其脫穩（wěn）凝聚，如果絮體細小，則需要投加高分子絮凝劑或配合使用活化矽膠等助凝劑。
很多情況下，將無機絮凝劑與（yǔ）高分子絮凝劑聯（lián）合使用，可明顯提（tí）高混凝（níng）效果，擴大應用範圍。對於高分（fèn）子而言，鏈狀分（fèn）子上所（suǒ）帶電荷量越大（dà），電荷密度越高，鏈越能充分伸展，吸（xī）附架橋的作用範圍也就越大（dà），混（hún）凝效果會（huì）越好（hǎo）。
(5)絮（xù）凝劑（jì）投加量
使用混凝法處理任何廢水，都（dōu）存在最佳絮凝劑和最（zuì）佳投藥量，通（tōng）常都要（yào）通過試驗確定，投加量過大可能造成膠體的再穩（wěn）定（dìng）。一般普通鐵鹽、鋁鹽的投加範圍是10～100mg/L，聚（jù）合鹽為普通鹽（yán）投加量的1/2～1/3，有機高分子絮凝劑的投加範（fàn）圍是1～5mg/L。
(6)絮凝劑投加順序
當使用多種絮凝劑時，需要通過試驗確定最佳投加順序。一般來說，當無機絮凝（níng）劑與有機絮凝劑並用時，應先投加無機絮凝劑，再投加有機絮凝劑。
而處理雜（zá）質顆粒尺寸在50μm以上時，常先投加有機絮凝劑吸附架橋（qiáo），再投加無機絮凝劑壓縮雙電層使膠體（tǐ）脫穩。
(7)水力條件
在混合階段，要求絮凝劑（jì）與水迅速均勻地混合，而到了反應階段，既要創造足（zú）夠的（de）碰撞機會和良好的吸附條件讓絮體有足夠的（de）成長機會，又要防止已生成的小絮體被打碎，因此攪拌強度（dù）要逐步減小，反應（yīng）時間要足夠長。
