無機高分子絮凝劑的形態學

混凝過程（混和、凝聚、絮凝）是用水和廢水處理工藝中應用較普遍的關鍵環節之一，它在很大程度上影響著后續流程的運行工況、最終出水質量和成本費用，因而成為環境工程中重要的科技研究開發領域。混凝技術系統應該由優異的絮凝劑、反應器和自控投藥三方面緊密組合而成，其中絮凝劑的特性及形態轉化又起著核心作用。

水處理無機高分子絮凝劑近年來有迅速的發展，再加上在我國市場上形成熱點的復合型絮凝劑，出現的品種很多，已可歸納成系列，如表1所示。不過就它們的基本實體而言，主要都是鋁鹽和鐵鹽的水解過程中間產物與不同陰離子和負電溶膠的結合體，亦即各種類型的羥基多核絡合物或無機高分子化合物。

表1 無機高分子絮凝劑的品種系列

鋁鹽和鐵鹽在水溶液中水解-絡合-聚合-膠凝-沉淀-晶化等系列反應過程中的形態轉化及分布，一直是歷年化學文獻中研究與爭論的熱點，其定量規律迄今尚無統一定論。因此，研究其溶液化學及形態分布規律，仍是發展絮凝劑的重要理論前提。它們與各種陰離子、溶膠以及有機高分子結合的形態結構，以及不同制備過程中的形態轉化更是有待深入探索的領域。

絮凝劑投加到被處理的水中后，進入更為復雜的物理-化學環境，它們一方面按照本身固有的規律轉化形態，同時與水中形形色色的雜質相互作用，這時的作用機理又加上界面上的吸附、水解、絡合、沉淀、晶化、電中和等多相反應，以及顆粒碰撞、絮團粘附、水力剪切、微渦旋推動等動態作用。在包含著如此眾多反應和作用的混和-凝聚-絮凝-分離的水處理過程中，絮凝產物的形態和結構將隨之發生不斷地轉化，水處理的功能、效果和控制方法與各時刻的形態緊密相關，因而絮凝過程的研究和爭論始終是圍繞著其形態學進行的。當然，除絮凝劑一方外，還要同時考慮被絮凝物質一方以及雙方結合后的形態結構。

因此，絮凝形態學應包括三個方面的內容。

（1）研制：在實驗室中以較低濃度溶液研究其形態轉化的規律、配方和參數、絮凝效能等，以求得到較優的絮凝劑品種；

（2）生產：在模擬實驗中以較濃溶液研究較佳形態的生產工藝，在生產現場研究各工藝環節的形態轉化藉以調整設施和參數；

（3）應用：在實驗室模擬研究水處理過程中各種形態的作用機理和定量模式，在水處理現場研究動態流程中形態轉化對絮凝效能的影響，改進工藝條件、反應器設施和較佳投藥控制技術、總之，絮凝形態學的研究應貫穿絮凝劑研制、生產和應用的全過程，綜合達到優異的水處理絮凝功效。

筆者于1965年曾歸納六十年代時的絮凝形態學.自那時以來這一領域的研究又有了長足的進展，逐步接近定量模式的探討，特別是在同有機和無機高分子化學的結合上有新的突破。研究表明，人工預制的無機高分子絮凝劑在制備和使用中的形態轉化，在很大程度上不同于傳統絮凝劑，因而表現出特異的功能和效果。可以認為、無機高分子絮凝劑形態學的研究和進展，實際上決定著這類絮凝劑在生產和應用中的發展。