絮凝劑通過多種物理化學作用機制，將水中懸浮物、膠體顆粒及溶解性污染物聚集成較大絮體，從而實現固液分離。其核心作用原理可歸納為以下幾種機制：

1. 電荷中和與雙電層壓縮

• 作用原理：
  水中的膠體顆粒通常帶有負電荷（如黏土顆粒、藻類等），因同性電荷排斥而穩定分散。絮凝劑（如無機金屬鹽）溶于水后，釋放出高價金屬離子（如Al3?、Fe3?），中和顆粒表面電荷，降低靜電斥力，使顆粒脫穩并相互靠近。

• 示例：硫酸鋁（Al?(SO?)?）水解生成Al(OH)?膠體，吸附帶負電的顆粒，壓縮其雙電層厚度，促進凝聚。

• 關鍵過程：

• 金屬離子水解生成羥基絡合物（如[Al(OH)?]?）；

• 中和顆粒表面電荷，破壞膠體穩定性。

2. 吸附架橋作用

• 作用原理：
  高分子絮凝劑（如聚丙烯酰胺PAM）通過長鏈分子吸附多個顆粒，形成“橋梁"，將分散的顆粒連接成三維網絡結構的大絮體。

• 陰離子/陽離子PAM：根據顆粒表面電荷選擇，通過靜電引力吸附；

• 非離子PAM：通過氫鍵或范德華力吸附，適用于中性或復雜水質。

• 關鍵過程：

• 長鏈分子一端吸附A顆粒，另一端吸附B顆粒；

• 顆粒間通過“架橋"形成絮凝體，沉降速度加快。

3. 網捕卷掃作用

• 作用原理：
  金屬鹽（如FeCl?、PAC）水解生成大量金屬氫氧化物沉淀（如Fe(OH)?、Al(OH)?），這些沉淀物在沉降過程中形成“網狀結構"，捕獲水中細小顆粒，將其裹挾沉降。

• 適用場景：高濁度水或突發污染（如泥沙、藻類暴發）。

• 關鍵過程：

• 金屬離子水解生成沉淀物；

• 沉淀物沉降時卷掃懸浮顆粒。

4. 協同作用與復配增效

• 無機-有機復配：

• 無機絮凝劑（如PAC）先壓縮雙電層，使顆粒脫穩；

• 有機絮凝劑（如PAM）隨后通過架橋作用鞏固絮體，提升密實性。

• 示例：處理印染廢水時，先投加FeCl?凝聚染料分子，再投加陽離子PAM形成大絮體。

• 復合絮凝劑：

• 如聚硅酸鋁鐵（PSAF）同時具備電荷中和、網捕和吸附作用，適應復雜水質。

5. 影響因素

• pH值：影響金屬離子水解產物（如Al(OH)?在中性附近效果佳）；

• 投加量：過量可能導致電荷反轉（如陽離子PAM過量使顆粒重新分散）；

• 攪拌條件：快速攪拌分散藥劑，慢速攪拌促進絮體生長；

• 水質特性：有機物、溫度、濁度等影響絮凝劑選擇。

總結

絮凝劑通過電荷中和→顆粒脫穩→吸附架橋→網捕卷掃的協同過程，將微小顆粒聚集成大絮體，最終通過沉淀或氣浮分離。不同絮凝劑（如無機鹽、有機高分子、復合制劑）通過復配和工藝優化，可顯著提升水處理效率，廣泛應用于污水處理、飲用水凈化及工業廢水處理等領域。