絮凝

絮凝是指使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固-液分离的目的，这一现象或操作称作絮凝。

基本定义

絮凝是指悬浮于水中的细颗粒泥沙因分子力作用凝聚成＃絮团状集合体的现象。

基本简介

通常絮凝的实施靠添加适当的絮凝剂，其作用是吸附微粒，在微粒间“架桥”，从而促进集聚。胶乳工业中，絮凝是胶乳凝固的第一阶段，是一种不可逆的聚集。絮凝剂通常为铵盐一类电解质或有吸附作用的胶质化学品。

相关解释：絮凝——从工艺上看，是指絮粒通过吸附、交联、网捕，聚结为大絮体沉降的过程。

絮凝剂——是从化学角度看，是使胶体和悬浮颗粒凝聚和絮凝的药剂，所以也称为混凝剂。凝聚——从作用机理来看，是指胶体和分散系双电层压缩、ζ电位破坏、电性中和而脱稳并聚集为絮粒的过程。混凝 ——凝聚和絮凝统称为混凝。

常见药剂

主要分为两大类别：铁制剂系列和铝制剂系列，当然也包括其丛生的高聚物系列。絮凝剂有不少品种，其共同特点是能够将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块。

在水处理工程中较常见的絮凝剂如：硫酸铝（明矾），聚合硫酸铝（poly aluminium sulfate) ,栲胶等等。

硫酸铁

性状：灰白色粉末或正交棱形结晶流动浅黄色粉末。对光敏感。易吸湿。在水中溶解缓慢，但在水中有微量硫酸亚铁时溶解较快，微溶于乙醇，几乎不溶于丙酮和乙酸乙酯。在水溶液中缓慢地水解。相对密度(d18)3.097。热至480℃分解。商品通常约含20%的水呈浅黄色。也有含9分子结晶水的。相对密度2.1。175℃失去7分子结晶水。

用途：1、用于银的分析，糖的定量测定。用作染料。墨水。净水。铝的雕刻。消毒。聚合催化剂等。2、分析试剂、糖定量测定、铁催化剂、媒染剂、净水剂制颜料、药物。3、水处理行业用作净水的混凝剂和污泥的处理剂。4、被用作媒染剂以及工业废水的凝结剂，也用于颜料中。5、医药上用硫酸铁作收敛剂和止血剂。6、用于镀锌镍铁合金、镀锌铁钴合金等电解液中。

硫酸铝

性质：极易溶于水，硫酸铝在纯硫酸中不能溶解（只是共存），在硫酸溶液中与硫酸共同溶解于水，所以硫酸铝在硫酸中溶解度就是硫酸铝在水中的溶解度。常温析出含有18分子结晶水，为18水硫酸铝，工业上生产多为18水硫酸铝。含无水硫酸铝51.3%，即使100℃也不会自溶（溶于自身结晶水）。不易风化而失去结晶水，比较稳定，加热会失水，高温会分解为氧化铝和硫的氧化物。加热至770℃开始分解为氧化铝、三氧化硫、二氧化硫和水蒸气。溶于水、酸和碱，不溶于乙醇。水溶液呈酸性。水解后生成氢氧化铝。水溶液长时间沸腾可生成碱式硫酸铝。工业品为灰白色片状、粒状或块状，因含低铁盐而带淡绿色，又因低价铁盐被氧化而使表面发黄。粗品为灰白色细晶结构多孔状物。无毒，粉尘能刺激眼睛。

作用：1.造纸工业中用作纸张施胶剂，以增强纸张的抗水、防渗性能；2.溶于水后能使水中的细小微粒和自然胶粒凝聚成大块絮状物，从而自水中除去，故用作供水和废水的混凝剂；3.用作浊水净化剂，也用作沉淀剂、固色剂、填充剂等。在化妆品中用作抑汗化妆品原料（收敛剂）；4.消防工业中，与小苏打、发泡剂组成泡沫灭火剂；5.分析试剂，媒染剂，鞣革剂，油脂脱色剂，木材防腐剂；6.白蛋白巴氏杀菌的稳定剂(包括液体或冷冻全蛋、蛋白或蛋黄)；7.可作原料，用于制造人造宝石和高级铵明矾，其他铝酸盐；8.燃料工业中，在生产铬黄和色淀染料时作沉淀剂，同时又起固色和填充剂作用。

PFS聚合硫酸铁

聚合硫酸铁形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10%（重量）的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。

使用方法及注意事项：因原水性质各异，应根据不同情况，现场调试或作烧杯试验，取得最佳使用条件和最佳投药量以达到最好的处理效果。

1、使用前，将本产品按一定浓度（10-30%）投入溶矾池，注入自来水搅拌使之充分水解，静置至呈红棕色液体，再兑水稀释到所需浓度投加混凝。水厂亦可配成2-5%直接投加，工业废水处理直接配成5-10%投加。

2、投加量的确定，根据原水性质可通过生产调试或烧杯实验视矾花形成适量而定，制水厂可以原用的其它药剂量作为参考，在同等条件下本产品与固体聚合氯化铝用量大体相当，是固体硫酸铝用量的1/3-1/4。如果原用的是液体产品，可根据相应药剂浓度计算酌定。大致按重量比1:3而定。

3、使用时，将上述配制好的药液，泵入计量槽，通过计量投加药液与原水混凝。

4、一般情况下当日配制当日使用，配药需要自来水，稍有沉淀物属正常现象。

5、注意混凝过程三个阶段的水力条件和形成矾花状况。(1)凝聚阶段：是药液注入混凝池与原水快速混凝在极短时间内形成微细矾花的过程，此时水体变得更加浑浊，它要求水流能产生激烈的湍流。烧杯实验中宜快速（250-300转/分）搅拌10-30S，一般不超过2min。(2)絮凝阶段：是矾花成长变粗的过程，要求适当的湍流程度和足够的停留时间（10-15min），至后期可观察到大量 矾花聚集缓缓下沉，形成表面清晰层。烧杯实验先以150转/分搅拌约6分钟，再以60转/分搅拌约4分钟至呈悬浮态。(3)沉降阶段：它是在沉降池中进行的絮凝物沉降过程，要求水流缓慢，为提高效率一般采用斜管（板式）沉降池（最好采用气浮法分离絮凝物），大量的粗大矾花被斜管（板）壁阻挡而沉积于池底，上层水为澄清水，剩下的粒径小、密度小的矾花一边缓缓下降，一边继续相互碰撞结大，至后期余浊基本不变。烧杯实验宜以20-30转/分慢搅5分钟，再静沉10分钟，测余浊。

6、强化过滤，主要是合理选用滤层结构和助滤剂，以提高滤池的去除率，它是提高水质的重要措施。

7、本产品应用于环保、工业废水的处理，使用方法与制水厂大体相同，对高色度、高COD、BOD的原水处理，辅以助剂作用效果甚佳。

8、采用化学混凝法的企业，原用的设备无需作大的改造，只需增设溶矾池即可使用本产品。

9、本产品须保存在干燥、防潮、避热的地方（< 80oC，切勿损坏包装，产品可长期储存）。

10、本产品必须溶解才能使用，溶解设备和加药设施应采用耐腐蚀材料。

无机处理

无机絮凝剂主要包括无机低分子絮凝剂和无机高分子絮凝剂。目前应用和研究较多的是无机高分子絮凝剂，主要有聚铁类无机高分子絮凝剂和聚铝类无机高分子絮凝剂。无机高分子絮凝中使用较多的是聚合硫酸铁(PFS)和聚合氯化铝(PAC)。

聚合硫酸铁具有絮凝能力强，沉降快、使用范围广、对金属设备腐蚀性小及二次污染小等优点，但产生的污泥量较大、生产工艺复杂、成本较高；聚合氯化铝处理含油污水时，其絮凝效果明显优于其它铝盐，通常也比聚铁类絮凝剂好，主要表现为投量较小且产生的污泥量小，缺点则是絮凝沉降速度较慢，易造成二次污染。

复合型无机高分子絮凝剂是近年来新兴的一类无机絮凝剂，主要有聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铝铁(PAFS)和聚合硫酸氯化铝铁(PAF-CS)等。个聚合氯化铝铁是以铝盐为主，铁盐为辅的复合型无机高分子絮凝剂，兼有铝盐絮凝剂和铁盐絮凝剂双重特性，混凝性能通常优于聚合氯化铝和三氯化铁。聚合氯化铝铁絮凝剂处理油田含油废水，除油率和悬浮物去除率约在90%以上，能满足油田回注水的要求。

聚合硫酸铝铁是以硫酸亚铁为原料、硝酸钠为催化剂制备而成，对含油废水有很好的处理效果。聚合硫酸氯化铝铁是以铝土矿、活性硅酸钙、盐酸、硫酸等为原料制备而成，兼有聚铁和聚铝的优良性能，该絮凝剂处理含油废水效果优于聚合氯化铝。复合型无机高分子絮凝剂不仅兼有聚铝和聚铁无机高分子絮凝剂的优良性能，而且有聚合度较大、碱化度较高的特点。

工作原理

絮凝沉淀法是选用无机絮凝剂（如硫酸铝）和有机阴离子型絮凝剂聚丙烯酰铵（PAM）配制成水溶液加入废水中，便会产生压缩双电层，使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到水处理的效果。为提高分离效果，可适时、适量加入助凝剂。处理后的污水在色度、含铬、悬浮物含量等方面基本上可达到排放标准，可以外排或用作人工注水采油的回注水。

与反絮凝

微粒表面带有同种电荷，在一定条件下相互排斥而稳定。双电层的厚度越大，则相互排斥的作用力就越大，微粒就越稳定，在体系中加入一定量的某种电解质，可能和微粒表面的电荷，降低表面带电量、降低双电层的厚度，使微粒间的斥力下降，出现絮状聚集，但振摇后可重新分散均匀。这种现象叫作絮凝（flocculation），加入的电解质叫絮凝剂（floceulant）。

将电解质加入微粒分散系时，离子被选择性地吸附于微粒表面，中和电荷而影响微粒的带电量及双电层厚度．从而形成絮凝。因此电解质的离子强度、离子价数、离子半径等都会对絮凝产生影响。一般离子价数越高，絮凝作用越强，如化合价为2、3价的离子，其絮凝作用分别为1价离子的大约10倍与100倍。当絮凝剂的加入，使电位降至20~25mV时，形成的絮凝物疏松、不易结块，而且易于分散。

如果在微粒体系中加入某种电解质使微粒表面的专电位升高，静电排斥力增加，阻碍了微粒之间的碰撞聚集，这个现象称为反絮凝（deftocculation），加入的电解质称为反絮凝剂（deflocculant）。对粒径较大的微粒粗分散体系，如果出现反絮凝，就不能形成疏松的纤维状结构．微粒之间没有支撑，沉降后易产生严重结块，不能再分散，对物理稳定性是不利的。

同一电解质可因加入量的不同，在微粒分散系中起絮凝作用(或反絮凝作用。如枸橼酸盐或枸橼酸的酸式盐、酒石酸盐或酸式酒石酸盐、磷酸盐和一些氯化物等，既可作絮凝剂亦可作反絮凝剂。

机理

絮凝效果依赖于颗粒的特性和流体混合条件。向含有小颗粒的水中投加混凝剂会引起颗粒脱稳、开始絮凝。下面描述颗粒絮凝的机理。

微观絮凝

微小颗粒的絮凝速率与颗粒问的扩散速率有关。因此，对于小颗粒（粒径小于0.1μm）聚集的主要机理是布朗运动或微观絮凝。微观絮凝也被称为异向絮凝。小颗粒进行聚集时，形成更大的颗粒。很短时间（数秒）之后，就形成了1~100μm的微絮体。

宏观絮凝

在水处理过程中对于粒径大于1μm的颗粒絮凝主要机制是水的慢速混合，常采用机械搅拌器。搅拌产生的速度梯度导致悬浮颗粒间的碰撞被称为宏观絮凝或同向絮凝。然而，在宏观絮凝的混合过程中，絮体颗粒会受到剪切力的作用，从而导致一些絮体聚集体的瓦解、破损或絮体的破碎。混合一段时间之后，形成稳定尺寸分布的絮体。絮体颗粒的形成和破碎几乎平衡。因此，可以通过控制溶液的水力条件及化学絮凝剂的使用来保证悬浮颗粒形成稳定分布的絮体。

差异沉降

颗粒以不同的速率沉降会造成絮体的聚集和增长。当水中形成较大颗粒时，较大颗粒会由于重力作用开始下沉。在水中密度相似颗粒的沉降速度与其尺寸的平方成正比。当水中颗粒的沉降速度不同时，导致不同尺寸和/或密度的颗粒碰撞和絮凝。因此，在沉淀过程中，在非均相悬浮液（不同粒径）中形成的不同沉降颗粒为促进絮凝提供了额外的机理。对于包含粒径范围大的悬浮液来说，差异沉降是个重要的絮凝机理。差异沉降造成的絮凝对直接过滤、溶气气浮及高速沉淀过程（如斜板）均不会产生影响。因为沉淀距离或沉淀时间都太短了。

该页面最新编辑时间为 2024年3月18日