PAC的生产技术.docx

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PAC的生产技术

引言

我国是水资源短缺和污染比较严重的国家之一，目前有全国有300多个大中城市缺水，其中1／3城市严重缺水，已造成严重的经济损失和社会环境问题，缺水城市分布将由目前集中在三北（华北，东北，西北）地区及东部沿海城市逐渐向全国蔓延。

节约用水，治理污水和开发新水源具有同等重要的意义。

大力发展水处理剂对节约用水，治理水污染起着重要作用。

聚合氯化铝（PAC）又称碱式氯化铝、羟基氯化铝。

产品有液体和固体2种。

液体PAC是淡黄色或无色透明液,但实际色泽因含杂质及盐基度大小不同而异,有黄褐色、灰黑色、灰白色多种。

固体PAC色泽与液体产品类似,其形状也随盐基度而变,盐基度在30%以下时为晶体;在30—60%为胶状物;在60%以上时逐渐变为玻璃体或树脂状。

固体PAC盐基度在70%以上时不易潮解,而在70%以下易吸潮并液化,不便保存。

PAC味酸涩,易溶于水并发生水解,同时伴随着发生电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化学过程。

加热到110℃以上时发生分解,放出氯化氢,并分解为氧化铝。

与酸作用发生解聚作用,使聚合度和碱度降低,最后变成为正铝盐。

与碱作用使聚合度和碱度提高,最终可生成氢氧化铝沉淀或铝酸盐。

与硫酸铝或其它多价酸盐混合时易生成沉淀,一般会降低或完全失去混凝性能。

PAC可用作造纸上胶剂、耐火材料粘接剂、水泥速凝剂、纺织媒染剂。

在医药、制革、化妆品等方面也有应用,工业上最大的用途是作水处理絮凝剂,具有混凝性能好、絮体大、用量少、效率高、沉淀快、适宜范围广等优点,比传统的絮凝剂成本可节省40%以上,已成为国内外公认的一种优良净水剂。

主要用于净化饮用水和给水的特殊水质处理,如除铁、除镉、除氟,除放射性污染、除浮油等,还用于生活污水、工业废水、污泥处理中。

目前PAC是世界上技术成熟、市场销量大的絮凝剂,已有逐步取代传统絮凝剂的趋势。

西欧各国1976年开始生产PAC作水处理絮凝剂。

美国、加拿大已于1983年批准PAC用于城市给水和工业废水处理。

随着PAC取代明矾,美国PAC市场有望在造纸业和市政水处理业上增长。

这种改变已经发生在欧洲和日本。

在欧洲PAC的应用占整个市政水处理市场的70%,在日本约占90%。

国外聚合氯化铝产品基本为液体产品,少数粉末产品为喷雾干燥法生产。

国内固体聚合氯化铝产量大于液体产品,固体产品的工艺技术不同于国外一般液体生产工艺,固体产品及相应配方和生产工艺是我国的独创技术。

目前,国内工业用水、城市给水、污水处理需求絮凝剂达1000ktPa,这给PAC的生产开发拓展了广阔的市场空间,加之国内生产PAC的原料来源广泛,因此,采用先进生产技术开发生产PAC的前景光明。

第1章绪论

当前絮凝剂的状况、发展趋势及应用研究

水处理剂的主要作用是控制水垢、污泥的形成，减少泡沫，减少与水接触的材料的腐蚀，除去水中悬浮固体和有毒物质，除臭、脱色、软化和稳定水质等。

水处理剂可分为缓蚀剂、阻垢剂、清垢剂、絮凝剂、杀菌灭藻剂、清洗剂、预膜剂等。

絮凝剂是其中一个重要类别，广泛应用于化工、冶金、机械、轻工、纺织、印染、建筑、医药卫生等行业。

国外对水处理药剂的研究较早。

我国在水处理药剂的研究及应用方面也做了大量的工作。

从发展来看，最早用于水处理的药剂有：

明矾、

、

等，后来，铁盐如

、

也逐渐作为水处理药剂应用于水质净化上。

这些都是无机低分子净化剂。

六十年代以来,国外出现了新型无机高分子净水剂——聚合氯化铝（或称碱式氧化铝）、聚合硫酸铝（或称碱式硫酸铝），它们对水质净化的效果远优于明矾，单一的铝盐或铁盐，我国对聚合氯化铝的研究和应用在六十年代到至七十年代也已开始，截至l981年，估计国内聚铝生产总能力约为7万吨/年。

改革开放给我国科技界带来一片生机，随着我国环保科技工作者的不断努力，八十年代中期，几乎与发达国家同时研制出聚合硫酸铁并应用于污水处理，后又出现聚合氯化铁。

这两种无机高分子净水剂在污水处理中沉淀速度快、固液分离效果好有害物除去效率高，但缺点是对污水处理运行设备的腐蚀较为严重。

在无机型净水剂广泛应用的同时，相继出现了一些有机型净水剂，聚丙烯酰胺是最为典型和重要的一种。

这些老一代水处理药剂常常存在以下缺点：

用量大，腐蚀性强，效果不太好，处理后的水有颜色，使用范围窄等。

到八十年代末，日、美等国相继出现了以铝盐、铁盐为主要成分的复合型净水剂，我国也于九十年代初研制成功，TS系列无机复合型高效混凝剂是最有代表性的一种。

在复合型混凝剂中，铝、铁盐效能互补，且呈级数状态叠加；缺点相互弥补：

既克服了铁盐腐蚀性强，又弥补了铝盐絮体轻、沉降速度慢、难以分离的不足。

在各种有害物的去除上较单一的铁盐、铝盐效能大大提高。

进入九十年代，国外除研究新型的复合混凝剂外，又把目标瞄准在生物净水剂上，如美国研制出的Zn--Mg复台净水剂和ShurGo生物净水剂，其效能都在原有的复合净水剂上大幅度提高。

我国在进入九十年代之后，环保科技飞速发展，在水处理药剂的研制上，大多是以工业废弃物为原料，生产各种复合型净水剂，达到以废治废、使废物利用资源化的目的。

这些研究成果逐步应用于生产。

絮凝剂分类

絮凝技术是目前国内外用来提高水质处理效率的一种既经济又简便的水处理技术。

絮凝技术的关键问题之一是絮凝剂的选择。

按化学成分絮凝剂可分为金属盐类和高分子絮凝剂两大类。

金属盐类的品种较少，主要是铝、铁盐及其水解聚合物等低分子盐类。

高分子絮凝剂包括无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂三大类。

金属盐类

金属盐类絮凝剂的作用机理主要是双电层吸附机理，它主要有两类：

（1）铝盐，常用的铝盐有硫酸铝Al2（SO4）3·18H2O和明矾用Al2（SO4）3·K2SO4·24H2O。

（2）铁盐，常用的铁盐有三氯化铁水合物FeCl3·6H2O和硫酸亚铁水合物FeSO4·7H2O和硫酸铁。

金属盐类絮凝剂的优点是较经济、用法简单，但用量大，絮凝效果比高分子絮凝剂的絮凝效果低。

这方面的技术已经成熟，在此不赘述。

高分子絮凝剂

1无机高分子絮凝剂

无机低分子絮凝剂在水处理过程中存在较大的问题，而逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。

无机高分子絮凝剂是在60年代后期才在世界上发展起来的。

其絮凝效果好价格相应较低，因而有逐步成为主流药剂的趋势。

目前日本、俄罗斯、西欧生产此类药剂已达到工业化和规模化、流程控制自动化，且产品质量稳定，无机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量的30％－60％。

我国在无机絮凝剂方面的研究在60年代几乎与日本同时起步。

近年来，研制和应用聚合铝、铁、硅及各种复合型絮凝剂成为热点。

无机高分子絮凝剂的品种在我国已逐步形成系列：

阳离子型的有聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铝（PAS）、聚合磷酸铝（PAP）、聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铁（PFC）、聚合磷酸铁（PFP）等；阴离子型的有活化硅酸（AS）、聚合硅酸（PS）；无机复合型的有聚合氯化铝铁（PAFC）、聚硅酸硫酸铁（PFSS）、聚硅酸硫酸铝（PASS）、聚合硅酸氯化铁（PFSC）、聚合氯硫酸铁（PFCS）、聚合硅酸铝（PASI）、聚合硅酸铁（PFSI）、聚合磷酸铝铁（PAFP）、硅钙复合型聚合氯化铁（SCPAFC）等。

2有机高分子絮凝剂

　　有机高分子絮凝剂同无机高分子絮凝剂相比，具有用量少、絮凝速度快、受共存盐类、pH值及温度影响小、生成污泥量少、并且容易处理等优点，因而有着广阔的应用前景。

目前使用的有机高分子絮凝剂主要有合成和改性高分子絮凝剂两种类型。

（1）合成的有机高分子絮凝剂

　　在合成的有机高分子絮凝剂中，聚丙烯酸胺（PAM）的应用最多。

在美国有机絮凝剂总销量最大的是PAM。

聚丙烯酸胺有非离子型、阳离子型和阴离子型，它们的分子量均在（50-600）×104之间。

由于这类絮凝剂存在着一定量的残余单体丙烯酰胺，不可避免地带来毒性，因而使其应用受到了限制。

　　聚二甲基二烯丙基氯化按（PDADMA）及二甲基二烯丙基氯化铵－丙烯酸胺共聚物（DMDAAC-AM）属阳离子型高分子化合物，用于水处理能获得比目前较常用的无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂PAM更好的处理效果，可单独使用，也可与无机絮凝剂并用。

（2）天然改性有机高分子絮凝剂

　　天然高分子絮凝剂的使用远小于合成的有机高分子絮凝剂，原因是其电荷密度较小，分子量较低，且易发生生物降解而失去其絮凝活性。

而经改性后的天然有机高分子絮凝剂与合成的有机高分子絮凝剂相比，具有选择性大、无毒、价廉等显著特点。

这类絮凝剂按其原料来源的不同，大体可分为淀粉衍生物、纤维素衍生物、植物胶改性产物、多糖类及蛋白质改性产物等。

由于天然高分子物质具有分子量分布广、活性基团点多、结构多样化等特点，易于制成性能优良的絮凝剂，所以这类絮凝剂的开发势头较大，国外已有不少商品化产品。

我国天然高分子资源较为丰富，但相对而言，我国在这方面研究还开展得较少。

淀粉衍生物

　　淀粉是由许多脱水葡萄糖单元经糖苷键连接而成的物质，每个脱水葡萄糖单元的2，3，6三个位置上各有一个醇羟基，因此淀粉分子中存在着大量可以反应的基团，淀粉衍生物是通过其分子中葡萄糖单元上羟基与某些化学试剂在一定条件下反应而制得的。

　　曹炳明等人用木薯粉为原料研制的CS-1型阳离子絮凝剂，用于污水处理厂二级污水的处理，可缩短泥水分离的絮凝沉降过程，提高出水水质，对污泥脱水具有良好的促进作用。

潘汉松等人用木薯粉为原料，采用两步法合成了淀粉-聚丙烯酰胺接枝型共聚物阳离子絮凝剂，实验结果表明，这种接枝型淀粉聚丙烯酸胺对洗煤废水的絮凝沉降速度和上层清液的透光率都比聚丙烯酰胺好。

木质素衍生物

　　木质素是存在于植物纤维中的一种芳香族高分子，是造纸蒸煮制浆过程中排出废液的一个主要成分。

由于含有大量木质素的造纸废液的排放，不仅严重污染了环境，而且造成了物质资源的极大浪费，因此，以木质素为基础原料制备包括水处理剂在内的各种化工产品的研究正日益引起人们的重视。

　　Rachor和Dilling分别于70年代中后期以木质素为原料合成了季胺型阳离子表面活性剂，用其处理染料废水获得了良好的絮凝效果。

朱建华等人利用造纸蒸煮废液中的木质素合成了木质素阳离子表面活性剂，用其处理阳离子染料、直接染料及酸性染料废水，实验结果表明，这种药剂具有良好的絮凝性能，对各种染料的脱色率均超过90％。

甲壳素衍生物

　　甲壳素是自然界含量仅次于纤维素的第二大天然有机高分子化合物，它是甲壳类（虾、蟹）动物、昆虫的外骨骼的主要成分，甲壳素的化学成分是N-乙酰-D-葡萄糖胺残基以β-1，4糖苷键连接而成的多糖，其分子量在（2～5）×104之间。

因此，自60年代起，甲壳素的研究在许多国家十分活跃，并已取得很大进展。

　　对甲壳素进行适当的分子改造，脱除其乙酰基，得到壳聚糖，它是一种很好的阳离子絮凝剂。

由于这类物质分子中均含有酰胺基及氨基、羟基，因此具有絮凝、吸附等功能，不仅对重金属有螯合吸附作用，还可有效地吸附水中带负电荷的微细颗粒。

壳聚糖作为高分子絮凝剂的最大优势是对食品加工废水的处理，壳聚糖可使各种食品加工废水的固形物减少70％－98％。

近年来甲壳素在水处理方面的应用研究已取得巨大进展，很多成果已进入实用阶段或实现商品化。

日本每年用于水处理的甲壳素约500t，美国环保局已批准将壳聚糖用于饮用水的净化。

甲壳素在废水处理方面的应用将大有可为。

兼具絮凝作用的植物胶改性多功能水处理剂

　　开发新型高效多功能的高分子絮凝剂是国内外学者共同关心的课题。

70年代以来，国外陆续开发了一些兼具絮凝、缓蚀、阻垢、杀菌等多种功能的合成有机高分子水处理剂，如聚砒啶和聚喹啉的季胺衍生物，聚表卤代醇噻嗪季胺盐等，这些药剂不仅有良好的絮凝作用，而且还有缓蚀、杀菌等作用。

　　我国对絮凝、缓蚀等多功能水处理剂的研究始于80年代中期。

肖锦等人以华南地区合胶植物粉F691为原料研制了一系列絮凝－缓蚀剂、絮凝－杀菌剂、絮凝－阻垢剂如CMT-A、XPF-C、CMT-A2等。

近年来，已开始了对天然改性高分子阳离子型水处理剂，特别是氮杂环季胺盐水处理剂的开发研究，并取得了一定的成果，如絮凝－缓蚀剂FNQ-C、絮凝－缓蚀－杀菌剂FQ-C等。

　　多功能水处理剂是水处理药剂研究的一个重要方面，它的研究内容丰富，进展较快，它通过药剂的一次投加来实现废水的多方面的处理效果，这种新型水处理药剂研究方向的出现，对开拓水处理剂的生产和应用范围提供了一个新的研究领域。

微生物絮凝剂

　　80年代后期研究开发出的第三类絮凝剂，称为微生物絮凝剂。

该絮凝剂是利用生物技术，通过微生物的发酵、抽取、精制而得到的一种新型、高效、廉价的水处理剂，是一种无毒的生物高分子化合物。

其絮凝范围广泛，产生菌种多，因而具有广阔的应用前景。

与无机或有机高分子絮凝剂相比，微生物絮凝剂具有许多独特的性质和特点。

（1）高效。

同等用量下，与现在常用的各类絮凝剂如FeCl3、PAM、藻蛋白酸钠相比，Asp.sojaeAJ7002产生的絮凝剂对活性污泥的絮凝速度最大，而且絮凝沉淀比较容易用滤布过滤。

而采用PAM、藻蛋白酸钠400mg/L以上的量就会使絮凝沉淀粘稠而不易过滤。

（2）无毒。

经小白鼠实验证明，微生物絮凝剂完全能用于食品、医药等行业的发酵后处理。

　　（3）可消除二次污染。

由微生物产生的絮凝剂的成分复杂多样，它随菌种的不同而不同。

到目前为止，已报道的微生物产生的絮凝物质为糖蛋白、粘多糖。

蛋白质、纤维素、DNA等高分子物质。

一般来说，作为微生物絮凝剂的物质，其分子量多在105以上。

由此，它具有可生化性，因而可消除絮凝物质带来的二次污染。

　　（4）絮凝广泛，脱色效果独特。

微生物絮凝剂能絮凝处理的对象有：

活性污泥、粉煤灰、木炭、墨水、泥水、河底沉积物、高岭土、粪尿水、印染废水、果汁等。

　　在70年代，日本学者在研究酞酸酯生物降解过程中，发现了具有絮凝作用的微生物培养液。

Nakanaura等人筛选出19种具有絮凝能力的微生物。

KurareR.等人研究了絮凝效果最佳的红平球菌，制成了NOC-1型微生物絮凝剂，此絮凝剂是目前发现的最好的生物絮凝剂，它具有很强的絮凝性。

　　各国对微生物絮凝剂的研究很多，但多局限于实验室水平的菌种筛选及其特性的研究。

近期在继续深入研究应用对象的同时，更主要是研究采用廉价的培养基以降低成本，缩短培养时间和提高絮凝活性。

徐斌等利用麦芽根、水产排水等废弃物作为培养基制成微生物絮凝剂，降低了微生物絮凝剂研制的成本，效果较好。

复合絮凝剂

改性水处理剂等研究领域都逐渐成为新的研究热点，絮凝剂在废水处理中具有举足轻重的地位，它正向着高效、无毒、价廉、复合、多功能、适合工业化生产的方向发展。

大力发展无机盐聚合物絮凝剂以替代无机盐絮凝剂，可以降低二次污染，同时也可以减少对设备的腐蚀程度。

20世纪60年代聚铝的研制兴起了无机高分子絮凝剂的研究高潮，且一直处于重点研究与发展之中，今后的发展方向应该是无机-有机高分子复合絮凝剂。

目前我国有机高分子絮凝剂已商品化的仅有PAM、聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素等几个品种，研究高效无毒的有机合成高分子絮凝剂（如烷基烯丙基卤化铵的均聚和共聚物类等），优化其合成工艺，降低成本。

利用天然高分子化合物无毒、无污染、价廉、选择性大等优点，解决其电荷密度小、分子量低、不稳定、溶解性不好等问题，发展性能更优的絮凝剂。

对微生物絮凝剂，目前的任务是：

寻找价廉的培养基和控制絮凝剂发挥作用的最佳条件，对絮凝剂合成的条件及影响起絮凝活性的因素进行深入研究，以符合工业化生产要求。

复合型絮凝剂以其高效价廉的优势必将迅速发展，简化有机合成制备过程，降低生产成本，尽可能减少可能存在的二次污染问题。

由于对水环境保护的日益严格要求，以聚丙烯酰胺为主的合成高分子絮凝剂的毒性问题、难降解问题，已日益受到关注。

复合絮凝剂是近年才开始研制的新型絮凝剂，能克服使用单一絮凝剂的许多不足，适应范围广，对低浓度或高浓度水质、有色废水、多种工业废水都有良好的净水效果，脱污泥性好，pH使用范围大。

污水或活性污泥中，有机固体颗粒带负电荷，无机固体颗粒带正电荷，混合固体颗粒呈电中性，所以有机污水或污泥加阳离子型絮凝剂，对无机污水或污泥加阴离子型絮凝剂，对混合污水或污泥加非离子型絮凝剂。

制成的絮凝剂与无机、聚丙烯酰胺联用，可提高絮凝效果。

带有PAM的聚合氯化铝、聚合氯化铁，为无机有机高分子聚合物，它们具有无机、有机的双重优点，又避免了两者的不足，还具有某些独特的优点，使净水效果得到高度发挥。

无机离子使悬浮颗粒发生絮凝并沉淀，高分子有机阳离子的高度架桥又促进了絮凝吸附速度，故能达到快速净水的目的。

高分子物质甲壳素制备壳聚糖，并用壳聚糖、聚合铝和三氯化铁制成了高效复合型絮凝剂CAF，其净水效果优于无机絮凝剂聚合铝和三氯化铁，成本更低。

当前复合高分子絮凝剂的发展现状方向：

（1）加强基础研究的必要性；复合絮凝剂由于组分的复杂，对于其在水中可能存在的形态、转化规律及相互作用尚有很多模糊之处；因此，尽可能的应用现代先进的检测技术，在水化学研究的基础上，结合絮凝剂生产过程、混凝过程的实际，尤其是废水水质状况，对其中形态分布、转化及相互作用从分子水平予以揭示，从中确定具有优势混凝性能的形态，并加以合理研制和开发。

（2）确定适当配比和最佳工艺。

每种组分在形态结构和凝聚-絮凝效果中作用的大小，需要在实验和实际应用中加以确定。

针对某种废水水质，应考虑如何增强一种效应的同时，将不利效应控制在有限范围内。

复合絮凝剂中各组分可以预先分别羟基化聚合后再加以混合，也可以先混合再羟基化聚合，但最终总是要形成羟基化的更高聚合度的无机高分子状态，才会达到优异絮凝效果，在设计制备方案或再加入其他成分时，要充分考虑这一点。

（3）絮凝剂的应用。

对于不同的水质特征，各种复合絮凝剂表现出不同的处理效果，在选用最合适的絮凝剂和投加工艺操作程序时，只有根据实际情况，仔细区别判断，才能获得最佳处理效果。

对于使用复合絮凝剂处理给水或废水的工程人员，了解不同种类药剂的特征、适应性、优点和不足也是很重要的。

同时，还要加强絮凝剂应用过程中投药的控制技术、配合使用技术、絮凝剂性能的比较、高效反应器等的基础研究，提高混凝效率和出水水质。

与无机高分子絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂用量少，絮凝速度快，影响因素少，实践应用中发现无机-有机高分子絮凝剂复合使用效果更佳，只是过程很难控制。

而絮凝剂发展的趋势可能是无机-有机物进行共聚而生成一种新型聚合物，使它既有电中和作用，又有长链大分子强烈的拖拉、网捕作用。

目前，国内外对PAC与有机高分子复合絮凝剂的研究较多，发现PAC与阳离子型有机高分子的复合能够相互促进彼此的絮凝性能；而PAC与阴离子型有机高分子的复合絮凝剂只有当投加药剂量达到一定值时对絮凝效果才有促进作用。

PAC与阳离子型有机高分子的复合相对阴离子型的情形要易于操作，且复合后其流动电流的响应值明显升高，电中和能力显著加强；而阴离子型对PAC絮凝作用的加强主要依其高分子链的架桥作用。

对无机絮凝剂作用机理的探讨一直是推动其发展的根本所在，传统铝、铁盐的絮凝作用机理，即以其水解形态与水体颗粒物进行电中和脱稳、吸附架桥或黏附网捕卷扫，从而形成粗大絮体再加以分离。

由于水解反应极为迅速，传统铝、铁盐在水解过程中并未形成具有优势絮凝效果的形态。

无机高分子絮凝剂之所以高效的原因，就是在于其预制过程中形成具有一定水解稳定性的优势絮凝形态为主的产物。

而铁系高分子絮凝剂是水处理、化工、轻工、矿山、冶金等部门广泛使用的药剂。

铁系高分子絮凝剂具有耗量少、效率高、pH值适用范围宽、水中残留铁离子少、水解产物脱水性能优良等特点，因此它的应用日趋广泛。

总述，无机有机高分子复合铁盐絮凝剂具有更为突出的效果，其制备方法可以归结为两个大的方面：

其一是在聚合铁的制造过程中引入一种或一种以上的阴离子，从而在一定程度上改变聚合物的形态结构及分布，制造出一类理想的新型聚合铁类絮凝剂；其二是依据协同增效的原理将聚合铁与一种或超过一种的其他化合物（包括有机的或无机的）复合制得一类新型高效絮凝剂。

但是，在形态、聚合度及相应的凝聚-絮凝效果方面，无机高分子絮凝剂仍处于传统金属盐絮凝剂与有机絮凝剂之间。

它的相对分子质量和粒度大小以及絮凝架桥能力仍比有机絮凝剂差很多，而且由于铁离子的热力学性能极不稳定，在水溶液中的溶解度非常小，最终将失稳或转化为晶形沉淀析出。

因此如何控制其水解过程，并制备具有较强稳定性能的高分子形态为主的水解产物，是铝系无机高分子絮凝剂成功制备的关键与目标。

絮凝机理

絮凝剂的絮凝机理通常分为化学絮凝和物理絮凝两种：

前者假设粒子以明确的化学结构凝集，并由于彼此的化学反应造成胶质粒子的不稳定状态.后者则是由于存在双电层及某些物理因素，当加入与胶体粒子具有不同电性的离子溶液时，会发生凝结作用.当发生凝结作用时，胶体粒子必失去稳定作用或发生电性中和，不稳定的胶体粒子再互相碰撞而形成较大的颗粒.当加入絮凝剂时，它会离子化，并与离子表面形成价键.为克服离子彼此间的排斥力，絮凝剂会由于搅拌及布朗运动而使得粒子间产生碰撞，当粒子逐渐接近时，氢键及范德华力促使粒子结成更大的颗粒.碰撞一旦开始，粒子便经由不同的物理化学作用而开始凝集，较大颗粒粒子从水中分离而沉降。

目前普遍接受的机理认为，絮凝过程是几个物理化学过程共同作用的结果。

其中包括电中和作用、吸附架桥作用和卷扫作用。

电中和作用

胶体离子表面一般带有负电荷，当带有一定正电荷的絮凝剂或其水解产物靠近胶粒表面或被吸附到胶粒表面上时，将会中和胶粒表面上的一部分负电荷，减少静电斥力，从而为架桥提供了有利条件。

若絮凝剂的带电符号与微粒相反则絮凝剂的离解程度就大，电荷密度越高，分子越易扩展，越有利于架桥。

吸附架桥作用

在絮凝剂浓度较低时，吸附在某个微粒表面上的絮凝剂分子长链可能离子键、氢键、范德华力同时吸附在另一个微粒的表面上，通过架桥方式将两个或更多的微粒桥联在一起，从而形成一种网状三维结构沉淀下来。

这种吸附架桥作用是絮凝机理的核心内容。

一般说来，絮凝剂的分子量越大对架桥越有利，絮凝效率高，但因为架桥过程中也发生链段间的重叠，从而产生一定的排斥作用，若分子量过高，则这种排斥作用会削弱架桥作用，使絮凝效果变差。

吸附卷扫或网捕作用

在絮凝剂投加量一定且形成小粒絮体时，在重力作用下犹如一个过滤网沉降，迅速网捕，卷扫水中胶粒，而产生沉淀分离，称为卷扫或网捕作用。

卷扫作用基本是一种机械作用，所需絮凝剂量与原水杂质含量成反比。

原水胶体杂质含量少时，所需絮凝剂量大，反之亦然。

其它作用

（1）络合作用

两性絮凝剂的研究结果表明，由于其分子链上同时含有正负电荷基团，依据溶液pH值不同，分子链内的静电相互作用力既可以表现为吸引力也可以表现为排斥力的双重特性，使两性絮凝剂有更强的络合作用；另方面，与小分子/大分子络合的两性高分子在等电点时，带相反电荷的基团之间的静电吸引力比与其它物质的作用力更强，使两性高分子自身形成分子内络合物，此时，原来束缚着的物质分子被释放出来，产生“挤出效应”（forceouteffect）现象，这也是络合作用的另一种表现形式。

因此，深入研究两性高分子絮凝剂的络合作用的内在规律性，并在絮凝剂研制工作中促成药剂络含、螯合功能的提高（如药剂中阴/阳离子基团的取代度及其比例对络合性能的影响；药剂在等电点时的pH值及其适宜范围对络合性能的影响等），对天然高分子改性两性絮凝剂去除中、小分子有机物质；去除低分子量真溶性有机物质和提高污泥脱水效果等方面将不断积累经验和成果。

（2）吸附作用

两性絮凝剂的另一特点是吸附性能强，在污泥脱水研究中反复检测到我们研制的两性絮凝剂的吸附量总是大于阳离子型絮凝剂吸附量的现象。

研究认为，这可能是因为污泥中夹带着大量带正、负电荷的分子（污泥表面的负电性是正、负电荷中和后的表现），阳离子絮凝剂首先通过电荷中和作用吸附于污泥表面，当吸附达到一定程度时，又由于污泥中正、负电荷