混凝原理
化學(xué)混凝的機(jī)理至今仍未完全清楚.因?yàn)樗婕暗囊蛩睾芏?如水中雜質(zhì)的成分和濃度、水溫、水的pH值、堿度,以及混凝劑的性質(zhì)和混凝條件等.但歸結(jié)起來,可以認(rèn)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(jié),失去穩(wěn)定性.在水中投加電解質(zhì)——混凝劑可達(dá)此目的.例如天然水中帶負(fù)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(kuò)散層甚至吸附層.因?yàn)槟z核表面的總電位不變,增加擴(kuò)散層及吸附層中的正離子濃度,就使擴(kuò)散層減薄,圖8—1中的∫電位降低.當(dāng)大量正離子涌入吸附層以致擴(kuò)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(jié).實(shí)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(yùn)動的動能時,膠粒就開始產(chǎn)生明顯的聚結(jié),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(jié),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(jī)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(chǎn)生一些矛盾.例如,三價(jià)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(yīng)最好,但生產(chǎn)實(shí)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(jià)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(yīng)形成高分子聚合物,具有線性結(jié)構(gòu).這類高分子物質(zhì)可被膠體微粒所強(qiáng)烈吸附.因其線性長度較大．當(dāng)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(yuǎn)的兩膠粒間進(jìn)行吸附架橋,使顆粒逐漸結(jié)大,形成肉眼可見的粗大絮凝體.這種由高分子物質(zhì)吸附架橋作用而使微粒相互粘結(jié)的過程,稱為絮凝.
(3)網(wǎng)捕作用 三價(jià)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(jié).
上述三種作用產(chǎn)生的微粒凝結(jié)理象——凝聚和絮凝總稱為混凝.
當(dāng)混凝劑加量大時,混凝劑相互之間會有影響,使上述三種作用能力發(fā)生變化,但不都是作用力加強(qiáng),大于它的最佳投藥量時,再投加混凝劑反而效果會降低.