混凝剂的种类较多，早在公元前，古埃及就有关于应用混凝剂处理污水的记载，发展到现在，混凝剂的种类不下二、三百种，但归纳起来可按其化学性质分为无机盐类混凝剂、有机混凝剂（有机混凝剂常被称为絮凝剂）。

（1）无机盐类混凝剂

有机高分子絮凝剂分为天然有机高分絮凝剂子、合成高分子有机絮凝剂、生物絮凝剂。它们都是分子量巨大的线性分子，在这些大分子上分布着许多链节。天然高分子絮凝剂含有许多长支链，在长支链上分布着许多活性官能团，天然高分子絮凝剂正是通过这些活性官能团吸附分散在水中的细小微粒和胶粒。常见的天然高分子絮凝剂有淀粉类絮凝剂、木质素类絮凝剂、甲壳素类絮凝剂、植物胶类絮凝剂、纤维素类絮凝剂。淀粉化学式为(C6H10O5)n，由其化学式可知淀粉是由许多葡萄糖单质C6H12O6脱水聚合而成的高分子化合物，其反应方程式为:

淀粉有许多直链、支链羟基，对水中的细小微粒和胶粒具有较强的絮凝作用。合成有机高分子絮凝凝剂最常用的是聚丙烯酰胺（PAM），有时聚丙烯酰胺也被当做助凝剂使用。其分子结构式为：

按照聚丙烯酰胺的特性可将其分为非离子型（NPAM）、阴离子型（APAM）、阳离子型（CPAM）和两性型(AmPAM)。聚丙烯酰胺的聚合度可多达9×104，相对分子量可高达600×104。聚丙烯酰胺分子上的链节对水中悬浮胶体具有强烈的吸附作用，可以使水中悬浮胶体聚集在聚丙烯酰胺分子上形成大分子絮体沉淀。生物絮凝剂[50]是利用现代化的生物技术，对微生物进行发酵、抽提、精制而得到的一种水处理药剂。生物絮凝剂因其絮体易于分离、高效、廉价、安全、不会产生二次污染等优点而被广泛用于污水处理领域。根据絮凝剂来源的不同，可将

各种混凝剂的详细分类及其性质见表1.1。

此外随着科技的不断进步，国内外学者已经成功研制出一系列复合型混凝剂，例如：无机—无机复合型混凝剂［聚合氯化铝铁（PAFC）、聚合硫酸铝铁(PAFS)、聚硅氯化铝(PASC)等］、无机—有机复合型混凝剂（聚合铝—聚丙烯酰胺、聚合铝—甲壳素等）。

从混凝剂的发明到今天的应用，其作用机理一直被广大学者所研究，并提出了诸多理论，归纳起来可包括以下几种：

（1）压缩双电层理论：

由图1.1可知，在胶体中固定的离子层与扩散层之间存在着滑动面，滑动面以内的部分称之为胶粒，在胶粒的滑动面与扩散层间存在一个点位——ζ电位。胶体压缩双电层理论认为，胶粒之所以能够以悬浮状态稳定存在于水中，主要是因为ζ电位的作用，如果能够清除ζ电位，水中微粒就有可能碰撞、聚结，从而失去稳定性沉淀。当向水中投加电解质时，ζ电位的变化如图1.2所示。

由图1.2可知当向水中投加电解质时，ζ电位逐渐减小（ζ1＞ζ2＞ζ3），这是因为投加电解质后水中与胶体上反离子（正离子）具有相同电荷的离子浓度增加了，这些离子进入扩散层后会压缩双电层使ζ电位降低，并缩小扩散层厚度，这就是压缩双电层作用。根据叔采哈代法则，电解质的电价不同，对双电层的压缩效果也不相同，高价位的电介质的压缩效果优于低价位电解质的压缩效果，使胶体失去稳定性所需不同价位数的正离子浓度之比为

根据压缩双电层理论，ζ=0时，混凝效果应该达到最佳，但经实验证实，当ζ＞0时混凝剂的混凝效果优于ζ=0时的混凝效果；投加过量无机混凝剂会让已经脱稳的水中胶粒重新获得稳定。以上原因说明，除了压缩双层外，胶体与混凝剂之间还有其他作用。实际上，向水中逐渐投加混凝剂时ζ电位的变化如图1.3所示。

由图1.3可知，当向水中逐渐投加混凝剂时，胶体的ζ1′电位先是减小到ζ2′电位，然后转变为电位为ζ3′相反电位。吸附电中和理论认为胶粒表面一般带有负电，而无机混凝剂如铝盐、铁盐等溶于水后形成带正电的离子，对水中悬浮态胶粒具有强烈的吸附作用。由于铝盐、铁盐等正离子中和了水中胶粒的部分负电荷，减小了胶粒间同种负电荷的相互排斥作用，因而胶粒更容易相互接近，随着胶粒的相互吸附聚集，分子质量逐渐增加，吸附能力也逐渐增加，水中悬浮胶粒会由于质量的增大而逐渐脱稳、沉淀。

（3）吸附架桥作用

无机混凝剂多为金属盐类物质，当无机混凝剂投加量较大、水中pH较高时，会产生金属氢氧化物沉淀[X(OH)n↓]。高分子混凝剂形成的氢氧化物沉淀具有网状结构，在其沉淀过程中会网捕水中的悬浮态胶体，这样水中的悬浮态胶体会随混凝剂的沉淀而除去，混凝剂的这一作用被称为网捕作用。

（1）水温的影响

ν，t分别为水体粘度和水体温度。

不同类型的混凝剂，pH值对其影响程度不同。铝系盐类无机混凝剂是两性物质，在不同pH时水解后的产物不同。当pH小于4时铝盐在水中以Al3+形式存在，只有电中和效果，无法吸附架桥，不能使水中悬浮胶粒聚集在Al3+上形成聚凝沉淀，因此混凝效果并不理想。当pH大于8时，氢氧化铝沉淀会重新溶于水中，其反应为：

因此选用铝盐类混凝剂时，pH应确保在6.5~8.0之间，这样才能生成Al(OH)3沉淀。又如硫酸亚铁，要求使用时pH＞8.5，这是因为只有在pH大于8.5时，水中才能有足够多的溶解氧使Fe2+被氧化为Fe3+。

（3）水中杂质性质及含量的影响

水力条件对混凝剂的影响极大，整个混凝过程可分为混凝和反应两个阶段。混合阶段要求混凝剂尽可能的均匀分布于水中，并借助搅拌和水中微粒的布朗运动与微粒发生反应，此阶段要求剧烈的搅拌、反应快速，使污水中形成许许多多的微小矾花，反应时间为几秒至几分钟。反应阶段一般指的是沉淀反应阶段，当混凝剂与水中微粒在混合阶段因碰撞、电中和等作用形成较大絮凝体后，搅拌速率或水流速度应渐渐降低，避免破坏絮凝体形状，影响混凝体的网捕作用。