硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系

硫酸铝使用便利，混凝效果较好，不会给处理后的水质带来不良影响。硫酸铝在我国使用最为普遍，大都使用块状或粒状硫酸铝。

硫酸铝使用时水的有效pH值范围较窄，约在5.5—8之间，其有效pH值随原水的硬度含量而异：对于软水，pH值在5.7—6.6；中等硬度的水为6.6—7.2；硬度较高的水则为7.2—7.8。

压缩双电层机理：由胶体粒子的双电层结构可知,反离子的浓度在胶粒表面处最大,并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布,最终与溶液中离子浓度相等.当向溶液中投加电解质,使溶液中离子浓度增高,则扩散层的厚度减小.该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中,从而使扩散层厚度减小.由于扩散层厚度的减小,电位相应降低,因此胶粒间的相互排斥力也减少.另一方面,由于扩散层减薄,它们相撞时的距离也减少,因此相互间的吸引力相应变大.从而其排斥力与吸引力的合力由斥力为主变成以引力为主(排斥势能消失了),胶粒得以迅速凝聚.

吸附-电中和机理：胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用,由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷,减少了静电斥力,降低了ξ电位,使胶体的脱稳和凝聚易于发生.此时静电引力常是这些作用的主要方面.上面提到的三价铝盐或铁盐混凝剂投量过多,凝聚效果反而下降的现象,可以用本机理解释.因为胶粒吸附了过多的反离子,使原来的电荷变号,排斥力变大,从而发生了再稳现象.

硫酸铝混凝作用机理及其与水的pH值的关系为：

Ph3时,吸附-电中和作用；

Ph>3时水中便出现聚合离子及多核羟基配合物,这些物质会吸附在胶核表面,分子量越大,吸附作用越强；

硫酸铝含有不同数量的结晶水：Al2(SO4)3·18H2O?其中n=6、10、14、16、8和27，常用的是Al2(SO4)3·18H2O其分子量为666.41，比重1.61，外观为白色，光泽结晶。硫酸铝易溶于水，水溶液呈酸性室温时溶解度大致是50%?pH值在2.5以下。沸水中溶解度提高至90%以上。硫酸铝使用便利，混凝效果较好不会给处理后的水质带来不良影响。当水温低时硫酸铝水解困难形成的絮体较松散。

硫酸铝在我国使用最为普遍大都使用块状或粒状硫酸铝。根据其中不溶于水的物质的含量可分为精制和粗制两种。硫酸铝易溶于水可干式或湿式投加。湿式投加时一般采用10—20%的浓度(按商品固体重量计算)。硫酸铝使用时水的有效pH值范围较窄?约在5.5—8之间，其有效pH值随原水的硬度含量而异，对于软水pH值在5.7—6.6，中等硬度的水为6.6—7.2，硬度较高的水则为7.2—7.8。在控制硫酸铝剂量时应考虑上述特性。有时加入过量硫酸铝会使水的pH值降至铝盐混凝有效pH值以下既浪费了药剂，又使处理后的水发混。 硫酸亚铁（FeS04·7H20）是半透明绿色结晶体，俗称绿矾，易于溶水，在水温20℃时溶解度为21%。

硫酸亚铁通常是生产其他化工产品的副产品，价格低廉，但应检测其重金属含量，保证其在最大投量时处理后水中重金属含量不超过国家有关水质标准的限量。

固体硫酸亚铁需溶解投加，一般配置成10%左右的重量百分比浓度使用。

当硫酸亚铁投加到水中时，离解出的二价铁离子只能生成简单的单核络合物，因此，不如三价铁盐那样有良好的混凝效果。残留于水中的Fe2+会使处理后的水带色，当水中色度较高时，Fe2+与水中有色物质反应，将生成颜色更深的不易沉淀的物质(但可用三价铁盐除色)。根据以上所述，使用硫酸亚铁时应将二价铁先氧化为三价铁，然后再起混凝作用。通常情况下，可采用调节pH值、加入氯、曝气等方法使二价铁快速氧化。

当水的pH值在8.0以上时，加入的亚铁盐的Fe2+易被水中溶解氧氧化成Fe3+ ，当原水的pH值较低时，可将硫酸亚铁与石灰、碱性条件下活化的活化硅酸等碱性药剂一起使用，可以促进二价铁离子氧化。当原水pH值较低而且溶解氧不足时，可通过加氯来氧化二价铁：

6FeSO4+3Cl2=2Fe(SO4)3+2FeCl3

根据以上反应式，理论上硫酸亚铁与氯生物的投量之比约为8:1，但实际生产中，为使亚铁氧化迅速充分氧化，可根据实际情况略增加氯的投加量。

当水的pH值<8.0时，则可加入石灰去除水中CO2，石灰用量可按下式估算：

[CaO]=0.37a+1.27CO2 (1.18)

式中 a——FeSO4的投加量(毫克/升)；CO2——水中CO2的含量(毫克/升)。

当水中没有足够溶解氧时，则可加氯或漂白粉予以氧化，理论上1毫克/升FeSO4需加氯0.234毫克/升。

铁盐使用时，水的pH值的适用范围较宽，在5.0—11间。 铝盐与铁盐作为混凝剂加入水中形成絮体随水中杂质一起沉淀于池底，作为污泥要进行适当处理以免造成污染。大水厂产生的污泥量甚大，因此不少人曾尝试用硫酸回收污泥中的有效铝、铁，但回收物中常有大量铁、锰和有机色度，以致不适宜再作混凝剂。

碳酸镁在水中产生Mg(0H)2胶体和铝盐、铁盐产生的A1(OH)3与Fe(OH)3胶体类似，可以起到澄清水的作用。石灰苏打法软化水站的污泥中除碳酸钙外，尚有氢氧化镁，利用二氧化碳气可以溶解污泥中的氢氧化镁，从而回收碳酸镁。