無機(jī)高分子絮凝劑的形態(tài)學(xué)

混凝過程（混和、凝聚、絮凝）是用水和廢水處理工藝中應(yīng)用較普遍的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，它在很大程度上影響著后續(xù)流程的運(yùn)行工況、最終出水質(zhì)量和成本費(fèi)用，因而成為環(huán)境工程中重要的科技研究開發(fā)領(lǐng)域?；炷夹g(shù)系統(tǒng)應(yīng)該由優(yōu)異的絮凝劑、反應(yīng)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(jī)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(diǎn)的復(fù)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(shí)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(fù)電溶膠的結(jié)合體，亦即各種類型的羥基多核絡(luò)合物或無機(jī)高分子化合物。

表1 無機(jī)高分子絮凝劑的品種系列

鋁鹽和鐵鹽在水溶液中水解-絡(luò)合-聚合-膠凝-沉淀-晶化等系列反應(yīng)過程中的形態(tài)轉(zhuǎn)化及分布，一直是歷年化學(xué)文獻(xiàn)中研究與爭論的熱點(diǎn)，其定量規(guī)律迄今尚無統(tǒng)一定論。因此，研究其溶液化學(xué)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(jī)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(lǐng)域。

絮凝劑投加到被處理的水中后，進(jìn)入更為復(fù)雜的物理-化學(xué)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(shí)與水中形形色色的雜質(zhì)相互作用，這時(shí)的作用機(jī)理又加上界面上的吸附、水解、絡(luò)合、沉淀、晶化、電中和等多相反應(yīng)，以及顆粒碰撞、絮團(tuán)粘附、水力剪切、微渦旋推動(dòng)等動(dòng)態(tài)作用。在包含著如此眾多反應(yīng)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(shí)刻的形態(tài)緊密相關(guān)，因而絮凝過程的研究和爭論始終是圍繞著其形態(tài)學(xué)進(jìn)行的。當(dāng)然，除絮凝劑一方外，還要同時(shí)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(xué)應(yīng)包括三個(gè)方面的內(nèi)容。

（1）研制：在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shè)施和參數(shù)；

（3）應(yīng)用：在實(shí)驗(yàn)室模擬研究水處理過程中各種形態(tài)的作用機(jī)理和定量模式，在水處理現(xiàn)場研究動(dòng)態(tài)流程中形態(tài)轉(zhuǎn)化對絮凝效能的影響，改進(jìn)工藝條件、反應(yīng)器設(shè)施和較佳投藥控制技術(shù)、總之，絮凝形態(tài)學(xué)的研究應(yīng)貫穿絮凝劑研制、生產(chǎn)和應(yīng)用的全過程，綜合達(dá)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(shí)的絮凝形態(tài)學(xué).自那時(shí)以來這一領(lǐng)域的研究又有了長足的進(jìn)展，逐步接近定量模式的探討，特別是在同有機(jī)和無機(jī)高分子化學(xué)的結(jié)合上有新的突破。研究表明，人工預(yù)制的無機(jī)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(rèn)為、無機(jī)高分子絮凝劑形態(tài)學(xué)的研究和進(jìn)展，實(shí)際上決定著這類絮凝劑在生產(chǎn)和應(yīng)用中的發(fā)展。