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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。
1.3.1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。
1.3.2 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。
1.3.3 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。
1.3.4 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”（force out effect）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、负电荷的分子比例朝“均衡”方向变化，使其吸附量不再明显增加（静电排斥作用和位阻效应的结果），未被吸附的絮凝剂分子保留在溶液中；而改性两性絮凝剂的分子中同时含有正/负两种活性基团，两种活性基团可分别与带相反电荷的污泥胶体颗粒产生静电吸引作用，因此吸附点较多和可被吸附的固体表面增大，从而增大了吸附量。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。有关聚合铁水溶液的研究表明，Fe(Ⅲ)具有强烈的水解倾向，其配位水分子可以连续离解失去质子而转化为结构羟基，从而生成多种可能的单体形式。继而快速聚合生成低聚体或晶核，并趋向于进一步聚集成高分子形态。而复合无机高分子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，是铁系无机高分子絮凝剂成功制备的关键与目标。
上述观点，可对以往絮凝剂表面吸附状态的描述给出合理的解释，即两性型高分子絮凝剂在固液界面上的吸附形态，可以理解为“躺”在水平面上的水平型吸附，这种吸附比垂直型、回线型吸附更强烈，吸附层更薄也更完整。但是，目前对提高两性絮凝剂吸附性能的研究还比较少，对两性絮凝剂吸附力（物理吸附作用力与化学吸附作用力）和表面吸附状态的研究都还有待不断发展。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。有关聚合铁水溶液的研究表明，Fe(Ⅲ)具有强烈的水解倾向，其配位水分子可以连续离解失去质子而转化为结构羟基，从而生成多种可能的单体形式。继而快速聚合生成低聚体或晶核，并趋向于进一步聚集成高分子形态。而复合无机高分子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。
