絮凝：从化学反应到实际应用

絮凝：从化学反应到实际应用

絮凝是一种在化学和材料科学中常见的现象，指的是分散的颗粒通过物理或化学作用聚集形成较大团簇的过程。这一过程在水处理、土壤科学、生物技术等领域有着广泛的应用。本文将详细介绍絮凝的定义、化学反应机理以及其在不同领域的具体应用。

絮凝的定义

根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的定义，絮凝是在高分子科学中指聚集体的可逆形成，其中颗粒没有物理接触。在其他领域，絮凝则指分散的分子或颗粒通过弱物理相互作用结合在一起，最终形成较大沉淀物的过程。

术语定义

在絮凝过程中，分散体的颗粒通过接触和粘附形成更大尺寸的团簇。凝结是团聚和凝结/聚结的同义词。具体来说，凝结是通过添加凝结剂使稳定带电粒子不稳定的过程，而絮凝则是通过混合技术促进团聚并帮助颗粒沉降。

化学反应机理

以常用的混凝剂明矾为例，其化学反应如下：

Al2(SO4)3 · 14 H2O → 2 Al(OH)3(s) + 6 H+ + 3 SO2−4 + 8 H2O

在絮凝过程中，温和的混合加速了颗粒碰撞的速度，不稳定的颗粒进一步聚集并融入更大的沉淀物中。混合强度和混合时间是影响絮凝效果的重要参数。

应用领域

表面化学

在胶体化学中，絮凝使细小颗粒聚集形成絮凝物，这些絮凝物可能漂浮、沉淀或易于过滤。土壤胶体的凝集行为与淡水水质密切相关，高分散性不仅导致水体浑浊，还可能引发富营养化。

物理化学

对于乳液，絮凝描述了单个分散液滴的聚集，是乳液老化和最终分离的初始步骤。这一过程在选矿、食品和医药产品设计中都有重要应用。

医疗诊断

在医学实验室中，絮凝是各种诊断测试的核心原理，例如快速血浆反应素测试。

土木工程/地球科学

在土木工程和地球科学中，絮凝是粘土、聚合物或其他带电小颗粒形成易碎结构的过程。在分散的粘土浆料中，絮凝发生在机械搅拌停止后，分散的粘土片由于电荷吸引力而自发形成絮凝物。

生物学

在生物技术应用中，絮凝与微滤结合使用，以提高生物饲料的效率。向生物反应器中添加合成絮凝剂可以增加平均粒径，使微滤更有效。

本文原文来自维基百科