二、混凝的机理
按混凝的机理，混凝可归结为压缩双电层、吸附—电中和、吸附—架桥、沉淀物网捕四种。
1.压缩双电层机理
由于胶体颗粒带电，当它们互相靠近时，带同性电荷胶体粒子之间由于静电斥力或水化膜的阻碍而不能聚集，因此不能发生聚合。DLVO理论为：两个胶粒相互接近以至双电层发生重叠时，便产生了静电斥力。同时，两个颗粒之间又存在范德瓦耳斯引力。斥力势能和引力势能随颗粒间距的变化可用曲线表示（图4-4）。由图4-4可知，排斥势能峰Emax（Emax=VR-Va）是阻碍两个胶粒相互凝聚的壁障。如果Emax小于颗粒布朗运动的动能，该壁障就会消失。但胶体布朗运动的动能很小，而水中黏土等胶粒排斥势能峰都很大，故胶粒始终处于稳态。
胶体颗粒在水中能长期呈悬浮分散状态而不聚集下沉，还与胶体动力稳定性有关。布朗运动强烈的小颗粒（如胶粒），一方面所受重力小，另一方面布朗运动的摆动幅度大，故能长期悬浮于水中，称动力学稳定。
由图4-4可知，要使胶粒碰撞凝聚，必须降低或消除势能峰Emax。如果向水中投入絮凝剂，增加水中反离子浓度，使扩散层中的一部分反离子被挤入吸附层，ζ电位降低，排斥势能随之降低，如图4-5所示。设投入絮凝剂以后，总势能曲线的能峰恰好降到0，此时所投加的絮凝剂浓度称“临界浓度”，此时的电动电位称“临界电位”，当ζ电位达到“临界电位”时，胶体就会失去稳定性，胶粒与胶粒之间就可进行碰撞凝聚。当絮凝剂投量继续增加，胶粒ζ电位降至0时，胶粒间排斥势能消失，此点称“等电点”。按DLVO理论，在等电状态下，胶粒最易发生凝聚。
图4-4 颗粒间的作用能量与距离的关系
图4-5 压缩双电层机理
2.吸附—电中和机理
当吸附性聚合物（指异号离子、异号胶粒或链状高分子带异号电荷部位能与胶粒表面产生强烈吸附作用）与稳定的胶体分散体系接触时，会发生以下几种变化：高分子与胶体分散体系的混合；聚合物在胶体颗粒上的吸附；被吸附的聚合物在胶体颗粒表面向平衡态的重排；被中和的颗粒碰撞引起凝聚，如图4-6所示。(https://www.daowen.com)
图4-6 吸附—电中和作用示意图
3.吸附—架桥机理
吸附架桥作用是指高分子物质与胶体相互吸附，但胶粒与胶粒本身并不直接接触，而是在胶粒与胶粒之间架桥连接的作用。高分子絮凝剂一般具有线状或分枝状长链结构，且具有能与胶粒表面某些部位起作用的化学基团。当高聚合物与胶粒接触时基团能与胶粒表面产生特殊的吸附作用，而其余部分则可以与另一个胶粒吸附，形成“胶粒—高分子—胶粒”的絮凝体，这样就起到架桥连接作用（图4-7）。聚合物在胶粒表面的特殊吸附来源于各种物理化学作用（如氢键、配位键、静电引力及范德瓦耳斯力等）。
图4-7 吸附—架桥机理示意图
4.沉淀物网捕机理
当絮凝剂投加量较多时，高价金属离子经水解聚合可形成大量的氢氧化物固体从水中析出。这些氢氧化物一般都是聚合体，可以网捕、卷带水中的细小胶粒形成絮状物，如图4-8所示。这种作用基本上是一种机械作用。水中胶体杂质少时，所需絮凝剂量大，反之，所需絮凝剂量小。
图4-8 沉淀物网捕机理示意图
实际上，在水溶液中投加絮凝剂使胶粒脱稳的现象涉及胶粒与絮凝剂、胶粒与水溶液、絮凝剂与水溶液三方面的相互作用，是一个综合的现象，所以4种机理在水处理中不是独立现象，往往是同时存在或交叉发挥作用，只是在一定情况下以某种机理为主而已。低分子电解质混凝剂，以压缩双电层作用产生凝聚为主；高分子聚合物则以架桥连接产生絮凝为主。
