絮凝

絮凝是指懸浮於水中的細顆粒泥沙因分子力作用凝聚成＃絮團狀集合體的現象。

使水或液體中懸浮微粒集聚變大，或形成絮團，從而加快粒子的聚沉，達到固-液分離的目的，這一現象或操作稱作絮凝。通常絮凝的實施靠添加適當的絮凝劑，其作用是吸附微粒，在微粒間“架橋”，從而促進集聚。膠乳工業中，絮凝是膠乳凝固的第一階段，是一種不可逆的聚集。絮凝劑通常為銨鹽一類電解質或有吸附作用的膠質化學品。

相關解釋：絮凝——從工藝上看，是指絮粒通過吸附、交聯、網捕，聚結為大絮體沉降的過程。

絮凝劑——是從化學角度看，是使膠體和懸浮顆粒凝聚和絮凝的藥劑，所以也稱為混凝劑。凝聚——從作用機理來看，是指膠體和分散系雙電層壓縮、ζ電位破壞、電性中和而脫穩並聚集為絮粒的過程。混凝 ——凝聚和絮凝統稱為混凝。

主要分為兩大類別：鐵製劑系列和鋁製劑系列，當然也包括其叢生的高聚物系列。絮凝劑有不少品種，其共同特點是能夠將溶液中的懸浮微粒聚集聯結形成粗大的絮狀團粒或團塊。

在水處理工程中較常見的絮凝劑如：硫酸鋁（明礬），聚合硫酸鋁（poly aluminium sulfate) ,栲膠等等。

性狀：灰白色粉末或正交棱形結晶流動淺黃色粉末。對光敏感。易吸濕。在水中溶解緩慢，但在水中有微量硫酸亞鐵時溶解較快，微溶於乙醇，幾乎不溶於丙酮和乙酸乙酯。在水溶液中緩慢地水解。相對密度(d18)3.097。熱至480℃分解。商品通常約含20%水呈淺黃色。也有含9分子結晶水的。相對密度2.1。175℃失去7分子結晶水。

用途：1、用於銀的分析，糖的定量測定。用作染料。墨水。凈水。鋁的雕刻。消毒。聚合催化劑等。2、分析試劑、糖定量測定、鐵催化劑、媒染劑、凈水劑制顏料、藥物。3、水處理行業用作凈水的混凝劑和污泥的處理劑。4、被用作媒染劑以及工業廢水的凝結劑，也用於顏料中。5、醫藥上用硫酸鐵作收斂劑和止血劑。6、用於鍍鋅鎳鐵合金、鍍鋅鐵鈷合金等電解液中。

性質：極易溶於水，硫酸鋁在純硫酸中不能溶解（只是共存），在硫酸溶液中與硫酸共同溶解於水，所以硫酸鋁在硫酸中溶解度就是硫酸鋁在水中的溶解度。常溫析出含有18分子結晶水，為18水硫酸鋁，工業上生產多為18水硫酸鋁。含無水硫酸鋁51.3%，即使100℃也不會自溶（溶於自身結晶水）。不易風化而失去結晶水，比較穩定，加熱會失水，高溫會分解為氧化鋁和硫的氧化物。加熱至770℃開始分解為氧化鋁、三氧化硫、二氧化硫和水蒸氣。溶於水、酸和鹼，不溶於乙醇。水溶液呈酸性。水解後生成氫氧化鋁。水溶液長時間沸騰可生成鹼式硫酸鋁。工業品為灰白色片狀、粒狀或塊狀，因含低鐵鹽而帶淡綠色，又因低價鐵鹽被氧化而使表面發黃。粗品為灰白色細晶結構多孔狀物。無毒，粉塵能刺激眼睛。

作用：1.造紙工業中用作紙張施膠劑，以增強紙張的抗水、防滲性能；2.溶於水后能使水中的細小微粒和自然膠粒凝聚成大塊絮狀物，從而自水中除去，故用作供水和廢水的混凝劑；3.用作濁水凈化劑，也用作沉澱劑、固色劑、填充劑等。在化妝品中用作抑汗化妝品原料（收斂劑）；4.消防工業中，與小蘇打、發泡劑組成泡沫滅火劑；5.分析試劑，媒染劑，鞣革劑，油脂脫色劑，木材防腐劑；6.白蛋白巴氏殺菌的穩定劑(包括液體或冷凍全蛋、蛋白或蛋黃)；7.可作原料，用於製造人造寶石和高級銨明礬，其他鋁酸鹽；8.燃料工業中，在生產鉻黃和色淀染料時作沉澱劑，同時又起固色和填充劑作用。

聚合硫酸鐵形態性狀是淡黃色無定型粉狀固體，極易溶於水，10%（重量）的水溶液為紅棕色透明溶液，吸濕性。聚合硫酸鐵廣泛應用於飲用水、工業用水、各種工業廢水、城市污水、污泥脫水等的凈化處理。

使用方法及注意事項：因原水性質各異，應根據不同情況，現場調試或作燒杯試驗，取得最佳使用條件和最佳投藥量以達到最好的處理效果。

1、使用前，將本產品按一定濃度（10-30%）投入溶礬池，注入自來水攪拌使之充分水解，靜置至呈紅棕色液體，再兌水稀釋到所需濃度投加混凝。水廠亦可配成2-5%直接投加，工業廢水處理直接配成5-10%投加。

2、投加量的確定，根據原水性質可通過生產調試或燒杯實驗視礬花形成適量而定，制水廠可以原用的其它藥劑量作為參考，在同等條件下本產品與固體聚合氯化鋁用量大體相當，是固體硫酸鋁用量的1/3-1/4。如果原用的是液體產品，可根據相應藥劑濃度計算酌定。大致按重量比1:3而定。

3、使用時，將上述配製好的藥液，泵入計量槽，通過計量投加藥液與原水混凝。

4、一般情況下當日配製當日使用，配藥需要自來水，稍有沉澱物屬正常現象。

5、注意混凝過程三個階段的水力條件和形成礬花狀況。(1)凝聚階段：是藥液注入混凝池與原水快速混凝在極短時間內形成微細礬花的過程，此時水體變得更加渾濁，它要求水流能產生激烈的湍流。燒杯實驗中宜快速（250-300轉/分）攪拌10-30S，一般不超過2min。(2)絮凝階段：是礬花成長變粗的過程，要求適當的湍流程度和足夠的停留時間（10-15min），至後期可觀察到大量 礬花聚集緩緩下沉，形成表面清晰層。燒杯實驗先以150轉/分攪拌約6分鐘，再以60轉/分攪拌約4分鐘至呈懸浮態。(3)沉降階段：它是在沉降池中進行的絮凝物沉降過程，要求水流緩慢，為提高效率一般採用斜管（板式）沉降池（最好採用氣浮法分離絮凝物），大量的粗大礬花被斜管（板）壁阻擋而沉積於池底，上層水為澄清水，剩下的粒徑小、密度小的礬花一邊緩緩下降，一邊繼續相互碰撞結大，至後期余濁基本不變。燒杯實驗宜以20-30轉/分慢攪5分鐘，再靜沉10分鐘，測余濁。

6、強化過濾，主要是合理選用濾層結構和助濾劑，以提高濾池的去除率，它是提高水質的重要措施。

7、本產品應用於環保、工業廢水的處理，使用方法與制水廠大體相同，對高色度、高COD、BOD的原水處理，輔以助劑作用效果甚佳。

8、採用化學混凝法的企業，原用的設備無需作大的改造，只需增設溶礬池即可使用本產品。

9、本產品須保存在乾燥、防潮、避熱的地方（< 80oC，切勿損壞包裝，產品可長期儲存）。

10、本產品必須溶解才能使用，溶解設備和加藥設施應採用耐腐蝕材料。

相關解釋：

絮凝——從工藝上看，是指絮粒通過吸附、交聯、網捕，聚結為大絮體沉降的過程。

絮凝劑——是從化學角度看，是使膠體和懸浮顆粒凝聚和絮凝的藥劑，所以也稱為混凝劑。

凝聚——從作用機理來看，是指膠體和分散系雙電層壓縮、ζ電位破壞、電性中和而脫穩並聚集為絮粒的過程。

混凝——凝聚和絮凝統稱為混凝。

無機絮凝劑主要包括無機低分子絮凝劑和無機高分子絮凝劑。目前應用和研究較多的是無機高分子絮凝劑，主要有聚鐵類無機高分子絮凝劑和聚鋁類無機高分子絮凝劑。無機高分子絮凝中使用較多的是聚合硫酸鐵(PFS)和聚合氯化鋁(PAC)。

聚合硫酸鐵具有絮凝能力強，沉降快、使用範圍廣、對金屬設備腐蝕性小及二次污染小等優點，但產生的污泥量較大、生產工藝複雜、成本較高；聚合氯化鋁處理含油污水時，其絮凝效果明顯優於其它鋁鹽，通常也比聚鐵類絮凝劑好，主要表現為投量較小且產生的污泥量小，缺點則是絮凝沉降速度較慢，易造成二次污染。

複合型無機高分子絮凝劑是近年來新興的一類無機絮凝劑，主要有聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合硫酸鋁鐵(PAFS)和聚合硫酸氯化鋁鐵(PAF-CS)等。個聚合氯化鋁鐵是以鋁鹽為主，鐵鹽為輔的複合型無機高分子絮凝劑，兼有鋁鹽絮凝劑和鐵鹽絮凝劑雙重特性，混凝性能通常優於聚合氯化鋁和三氯化鐵。聚合氯化鋁鐵絮凝劑處理油田含油廢水，除油率和懸浮物去除率約在90%以上，能滿足油田回注水的要求。

聚合硫酸鋁鐵是以硫酸亞鐵為原料、硝酸鈉為催化劑製備而成，對含油廢水有很好的處理效果。聚合硫酸氯化鋁鐵是以鋁土礦、活性硅酸鈣、鹽酸、硫酸等為原料製備而成，兼有聚鐵和聚鋁的優良性能，該絮凝劑處理含油廢水效果優於聚合氯化鋁。複合型無機高分子絮凝劑不僅兼有聚鋁和聚鐵無機高分子絮凝劑的優良性能，而且有聚合度較大、鹼化度較高的特點。

絮凝沉澱法是選用無機絮凝劑（如硫酸鋁）和有機陰離子型絮凝劑聚丙烯醯銨（PAM）配製成水溶液加入廢水中，便會產生壓縮雙電層，使廢水中的懸浮微粒失去穩定性，膠粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝體、礬花。絮凝體長大到一定體積后即在重力作用下脫離水相沉澱，從而去除廢水中的大量懸浮物，從而達到水處理的效果。為提高分離效果，可適時、適量加入助凝劑。處理后的污水在色度、含鉻、懸浮物含量等方面基本上可達到排放標準，可以外排或用作人工注水採油的回注水。

微粒表面帶有同種電荷，在一定條件下相互排斥而穩定。雙電層的厚度越大，則相互排斥的作用力就越大，微粒就越穩定，在體系中加入一定量的某種電解質，可能和微粒表面的電荷，降低表面帶電量、降低雙電層的厚度，使微粒間的斥力下降，出現絮狀聚集，但振搖后可重新分散均勻。這種現象叫作絮凝（flocculation），加入的電解質叫絮凝劑（floceulant）。

將電解質加入微粒分散系時，離子被選擇性地吸附於微粒表面，中和電荷而影響微粒的帶電量及雙電層厚度．從而形成絮凝。因此電解質的離子強度、離子價數、離子半徑等都會對絮凝產生影響。一般離子價數越高，絮凝作用越強，如化合價為2、3價的離子，其絮凝作用分別為1價離子的大約10倍與100倍。當絮凝劑的加入，使電位降至20~25mV時，形成的絮凝物疏鬆、不易結塊，而且易於分散。

如果在微粒體系中加入某種電解質使微粒表面的專電位升高，靜電排斥力增加，阻礙了微粒之間的碰撞聚集，這個現象稱為反絮凝（deftocculation），加入的電解質稱為反絮凝劑（deflocculant）。對粒徑較大的微粒粗分散體系，如果出現反絮凝，就不能形成疏鬆的纖維狀結構．微粒之間沒有支撐，沉降后易產生嚴重結塊，不能再分散，對物理穩定性是不利的。

同一電解質可因加入量的不同，在微粒分散系中起絮凝作用(或反絮凝作用。如枸櫞酸鹽或枸櫞酸的酸式鹽、酒石酸鹽或酸式酒石酸鹽、磷酸鹽和一些氯化物等，既可作絮凝劑亦可作反絮凝劑。

絮凝效果依賴於顆粒的特性和流體混合條件。向含有小顆粒的水中投加混凝劑會引起顆粒脫穩、開始絮凝。下面描述顆粒絮凝的機理。

微小顆粒的絮凝速率與顆粒問的擴散速率有關。因此，對於小顆粒（粒徑小於0.1μm）聚集的主要機理是布朗運動或微觀絮凝。微觀絮凝也被稱為異向絮凝。小顆粒進行聚集時，形成更大的顆粒。很短時間（數秒）之後，就形成了1~100μm的微絮體。

在水處理過程中對於粒徑大於1μm的顆粒絮凝主要機制是水的慢速混合，常採用機械攪拌器。攪拌產生的速度梯度導致懸浮顆粒間的碰撞被稱為宏觀絮凝或同向絮凝。然而，在宏觀絮凝的混合過程中，絮體顆粒會受到剪切力的作用，從而導致一些絮體聚集體的瓦解、破損或絮體的破碎。混合一段時間之後，形成穩定尺寸分佈的絮體。絮體顆粒的形成和破碎幾乎平衡。因此，可以通過控制溶液的水力條件及化學絮凝劑的使用來保證懸浮顆粒形成穩定分佈的絮體。

顆粒以不同的速率沉降會造成絮體的聚集和增長。當水中形成較大顆粒時，較大顆粒會由於重力作用開始下沉。在水中密度相似顆粒的沉降速度與其尺寸的平方成正比。當水中顆粒的沉降速度不同時，導致不同尺寸和/或密度的顆粒碰撞和絮凝。因此，在沉澱過程中，在非均相懸浮液（不同粒徑）中形成的不同沉降顆粒為促進絮凝提供了額外的機理。對於包含粒徑範圍大的懸浮液來說，差異沉降是個重要的絮凝機理。差異沉降造成的絮凝對直接過濾、溶氣氣浮及高速沉澱過程（如斜板）均不會產生影響。因為沉澱距離或沉澱時間都太短了。