無機高分子絮凝劑的形態(tài)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(huán)節(jié)之一，它在很大程度上影響著后續(xù)流程的運行工況、最終出水質(zhì)量和成本費用，因而成為環(huán)境工程中重要的科技研究開發(fā)領域?；炷夹g系統(tǒng)應該由優(yōu)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(tài)轉(zhuǎn)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(fā)展，再加上在我國市場上形成熱點的復合型絮凝劑，出現(xiàn)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(chǎn)物與不同陰離子和負電溶膠的結(jié)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(tài)轉(zhuǎn)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(guī)律迄今尚無統(tǒng)一定論。因此，研究其溶液化學及形態(tài)分布規(guī)律，仍是發(fā)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(jié)合的形態(tài)結(jié)構(gòu)，以及不同制備過程中的形態(tài)轉(zhuǎn)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(huán)境，它們一方面按照本身固有的規(guī)律轉(zhuǎn)化形態(tài)，同時與水中形形色色的雜質(zhì)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(tài)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(chǎn)物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)將隨之發(fā)生不斷地轉(zhuǎn)化，水處理的功能、效果和控制方法與各時刻的形態(tài)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(tài)學進行的。當然，除絮凝劑一方外，還要同時考慮被絮凝物質(zhì)一方以及雙方結(jié)合后的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

因此，絮凝形態(tài)學應包括三個方面的內(nèi)容。

（1）研制：在實驗室中以較低濃度溶液研究其形態(tài)轉(zhuǎn)化的規(guī)律、配方和參數(shù)、絮凝效能等，以求得到較優(yōu)的絮凝劑品種；

（2）生產(chǎn)：在模擬實驗中以較濃溶液研究較佳形態(tài)的生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)現(xiàn)場研究各工藝環(huán)節(jié)的形態(tài)轉(zhuǎn)化藉以調(diào)整設施和參數(shù)；

（3）應用：在實驗室模擬研究水處理過程中各種形態(tài)的作用機理和定量模式，在水處理現(xiàn)場研究動態(tài)流程中形態(tài)轉(zhuǎn)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(tài)學的研究應貫穿絮凝劑研制、生產(chǎn)和應用的全過程，綜合達到優(yōu)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(tài)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(jié)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(tài)轉(zhuǎn)化，在很大程度上不同于傳統(tǒng)絮凝劑，因而表現(xiàn)出特異的功能和效果?？梢哉J為、無機高分子絮凝劑形態(tài)學的研究和進展，實際上決定著這類絮凝劑在生產(chǎn)和應用中的發(fā)展。