解析常見(jiàn)的混凝劑、助凝劑和絮凝劑
混 凝
水中懸浮的顆粒在粒徑小到一定程度時(shí)，其布朗運(yùn)動(dòng)的能量足以阻止重力的作用，而使顆粒不發(fā)生沉降。這種懸浮液可以長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定狀態(tài)。而且，懸浮顆粒表面往往帶電（常常是負(fù)電），顆粒間同種電荷的斥力使顆粒不易合并變大，從而增加了懸浮液的穩(wěn)定性。
混凝過(guò)程就是加入帶正電的混凝劑去中和顆粒表面的負(fù)電，使顆粒“脫穩(wěn)”。于是，顆粒間通過(guò)碰撞、表面吸附、范德華引力等作用，互相結(jié)合變大，以利于從水中分離。
混凝劑是分子量低而陽(yáng)電荷密度高的水溶性聚合物，多數(shù)為液態(tài)。它們分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類(lèi)。無(wú)機(jī)混凝劑主要是鋁、鐵鹽及其聚合物。
絮 凝
絮凝是聚合物的高分子鏈在懸浮的顆粒與顆粒之間發(fā)生架橋的過(guò)程。“架橋”就是聚合物分子上不同鏈段吸附在不同顆粒上，促進(jìn)顆粒與顆粒聚集。
絮凝劑為有機(jī)聚合物，多數(shù)分子量較高，并有特定的電性（離子性）和電荷密度（離子度）。
實(shí)際過(guò)程要比上述理論復(fù)雜得多。由于混凝劑/絮凝劑都是高分子物質(zhì)，同一產(chǎn)品中大大小小的分子都有，所謂“分子量”只是一個(gè)平均概念。所以，在用某一混凝劑或絮凝劑處理污水是，“電中和”和“架橋”作用會(huì)交織在一起同時(shí)發(fā)生。絮凝過(guò)程是多種因素綜合作用的結(jié)果，目前仍有一些沒(méi)有認(rèn)清和解決的問(wèn)題。
就我們所知，絮凝過(guò)程與絮凝劑分子結(jié)構(gòu)、電荷密度、分子量有關(guān)；與懸浮顆粒表面性質(zhì)、顆粒濃度、比表面積有關(guān)；與介質(zhì)（水）的pH值、電導(dǎo)、水中其他物質(zhì)的存在、水溫、攪動(dòng)情況等因素有關(guān)。因此盡管有理論和經(jīng)驗(yàn)可循，用實(shí)驗(yàn)來(lái)選擇絮凝劑仍然是不可缺少的。
混凝處理中包括凝聚和絮凝兩個(gè)階段。在凝聚階段水中的膠體雙電層被壓縮失去穩(wěn)定而形成較小的微粒；在絮凝階段這些微粒互相聚結(jié)（或由于高分子物質(zhì)的吸附架橋作用相助）形成大顆粒絮體，這些絮體在一定的沉淀?xiàng)l件下可以從水中分離去除。
混凝劑與助凝劑
（一）常用的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)混凝劑
常用的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)混凝劑見(jiàn)下表。
常用的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)混凝劑：
名稱(chēng) | 分子式 | 一般介紹 |
精制 硫酸鋁 | Al2(SO4)3·18H2O | （1）含無(wú)水硫酸鋁50%~52% （2）適用于水溫為20~40℃ （3）當(dāng)pH=4~7時(shí)，主要去除水中有機(jī)物 pH=5.7~7.8時(shí)，主要去除水中懸浮物 pH=6.4~7.8時(shí)，處理濁度高、色度低 （小于30度）的水 （4）濕式投加時(shí)一般先溶解成10%~20%的溶液 |
工業(yè) 硫酸鋁 | Al2(SO4)3·18H2O | （1）制造工藝較簡(jiǎn)單 （2）無(wú)水硫酸鋁含量各地產(chǎn)品不同，設(shè)計(jì)時(shí)一般可采用20%~25% （3）價(jià)格比精制硫酸鋁便宜 （4）用于廢水處理時(shí)，投加量一般為50~200mg/L （5）其他同精制硫酸鋁 |
明礬 | Al2(SO4)3· K2SO4·24H2O | （1）同精制硫酸鋁 （2）現(xiàn)已大部分被硫酸鋁所代替 |
硫酸 亞鐵 （綠礬） | FeSO4·7H2O | （1）腐蝕性較高（2）礬花形成較快，較穩(wěn)定，沉淀時(shí)間短（3）適用于堿度高，濁度高，pH=8.1~9.6的水，不論在冬季或夏季使用都很穩(wěn)定，混凝作用良好，當(dāng)pH值較低時(shí)（<8.0），常使用氯來(lái)氧化，使二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵，也可以用同時(shí)投加石灰的方法解決 |
三氯 化鐵 | FeCl3·6H2O | （1）對(duì)金屬（尤其對(duì)鐵器）腐蝕性大，對(duì)混凝土亦腐蝕，對(duì)塑料管也會(huì)因發(fā)熱而引起變形 （2）不受溫度影響，礬花結(jié)得大，沉淀速度快，效果較好 （3）易溶解，易混合，渣滓少 （4）適用最佳pH值為6.0~8.4 |
聚合 氯化鋁 | [Aln(OH)mCl3n-m] （通式） 簡(jiǎn)寫(xiě)PAC | （1）凈化效率高，耗藥量少，過(guò)濾性能好，對(duì)各種工業(yè)廢水適應(yīng)性較廣 （2）溫度適應(yīng)性高，pH適用范圍寬（可在pH=5~9的范圍內(nèi)），因而可不投加堿劑 （3）使用時(shí)操作方便，腐蝕性小，勞動(dòng)條件好 （4）設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本較三氯化鐵低 （5）是無(wú)機(jī)高分子化合物 |
（二）常用的有機(jī)合成高分子混凝劑及天然絮凝劑
常用的有機(jī)合成高分子混凝劑（又稱(chēng)絮凝劑）及天然絮凝劑見(jiàn)下表。
常用有機(jī)合成高分子混凝劑及天然絮凝劑：
名 稱(chēng) | 分子式或代號(hào) | 一般介紹 |
聚丙烯酰胺 | 代號(hào)PAM | （1）目前被認(rèn)為是最有效的高分子之一，在廢水處理中常被用作助凝劑，與鋁鹽或鐵鹽配合使用 （2）與常用混凝劑配合使用時(shí)，應(yīng)按一定的順序先后投加，以發(fā)揮兩種藥劑的最大效果 （3）聚丙烯酰胺固體產(chǎn)品不易溶解，宜在有機(jī)械攪拌的溶解槽內(nèi)配制成0.1%~0.2%的溶液再進(jìn)行投加，稀釋后的溶液保存期不宜超過(guò)1~2周 （4）聚丙烯酰胺有極微弱的毒性，用于生活飲用水凈化時(shí)，應(yīng)注意控制投加量 （5）是合成有機(jī)高分子絮凝劑，為非離子型；通過(guò)水解構(gòu)成陰離子型，也可通過(guò)引入基團(tuán)制成陽(yáng)離子型；目前市場(chǎng)上已有陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)品出售 |
脫色絮凝劑 | 代號(hào)脫色I號(hào) | （1）屬于聚胺類(lèi)高度陽(yáng)離子化的有機(jī)高分子混凝劑，液體產(chǎn)品固含量70%，無(wú)色或淺黃色透明粘稠液體 （2）貯存溫度5~45℃，使用pH值7~9，按1：50~1：100稀釋后投加，投加量一般為20~100mg/L，也可與其他混凝劑配合使用 （3）對(duì)于印染廠(chǎng)、染料廠(chǎng)、油墨廠(chǎng)等工業(yè)廢水處理具有其他混凝劑不能達(dá)到的脫色效果 |
天然植物改性高分子絮凝劑 | （1）由691化學(xué)改性制得，取材于野生植物，制備方便，成本較低 （2）宜溶于水，適用水質(zhì)范圍廣，沉降速度快，處理水澄清度好 （3）性能穩(wěn)定，不易降解變質(zhì) （4）安全無(wú)毒 | |
天然絮凝劑 | F691 | 刨花木、白膠粉 |
F703 | 絨稿（灌木類(lèi)、皮、根、葉亦可） |
（三）常用的助凝劑
常用的助凝劑見(jiàn)下表。
常用的助凝劑：
名 稱(chēng) | 分子式 | 一般介紹 |
氯 | Cl2 | （1）當(dāng)處理高色度廢水及用作破壞水中有機(jī)物或去除臭味時(shí)，可在投混凝劑前先投氯，以減少混凝劑用量 （2）用硫酸亞鐵作混凝劑時(shí)，為使二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵可在水中投氯 |
生石灰 | CaO | （1）用于原水堿度不足 （2）用于去除水中的CO2，調(diào)整pH值 （3）對(duì)于印染廢水等有一定的脫色作用 |
活化硅酸、活化水玻璃、泡花堿 | Na2O·xSiO2·yH2O | （1）適用于硫酸亞鐵與鋁鹽混凝劑，可縮短混凝沉淀時(shí)間，節(jié)省混凝劑用量 （2）原水渾濁度低、懸浮物含量少及水溫較低（約在14℃以下）時(shí)使用，效果更為顯著 （3）可提高濾池濾速，必須注意加注點(diǎn) （4）要有適宜的酸化度和活化時(shí)間 |
（1）PAM和無(wú)機(jī)鋁鹽混凝劑聯(lián)用比單獨(dú)用無(wú)機(jī)鋁鹽混凝劑，可以使去濁效果明顯改善，而對(duì)去除CODMn和UV254改善很少；
（2）PAM和無(wú)機(jī)鋁鹽混凝劑聯(lián)用比單獨(dú)用無(wú)機(jī)鋁鹽混凝劑，可使污泥濕基重量減少40%左右；
（3）PAM和無(wú)機(jī)鋁鹽混凝劑聯(lián)用比單獨(dú)用無(wú)機(jī)鋁鹽混凝劑，可降低污泥處理費(fèi)和凈水加藥費(fèi)用,從而能降低總的凈水成本；
（4）用于飲用水處理的PAM，其單體AM含量均應(yīng)小于0.05%，PAM投加率一般均少于1mg/l，足以保證飲用水的安全性。我國(guó)許多以地面水為水源的凈水廠(chǎng)（特別是原水濁度較高的凈水廠(chǎng)）在用混凝劑的同時(shí)，適量投加PAM，將具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
（5）陽(yáng)離子型PAM的價(jià)格較高（一般為陰離子價(jià)格的兩倍左右），而非離子型PAM溶解性較差，對(duì)這兩種類(lèi)型PAM和無(wú)機(jī)混凝劑聯(lián)用時(shí)的凈水效果，有待進(jìn)一步探討。