硫酸铝为何能作为混凝剂？

水处理是保障水资源安全的核心环节，而混凝沉淀作为水处理的“第一道防线”，能高效去除悬浮颗粒、胶体及部分有机物。

硫酸铝（Al₂(SO₄)₃）作为一种传统无机混凝剂，凭借其独特的化学性质与作用机制，在自来水净化、污水处理等领域应用广

泛。其混凝效能的本质，源于Al³+的水解反应及产物的胶体特性，以下从多维度展开解析。

一、硫酸铝的基本性质：混凝的物质基础

硫酸铝通常以带结晶水的形式存在（如Al₂(SO₄)₃·18H₂O），为白色晶体，易溶于水，水溶液呈弱酸性——这是Al³+与水分子

结合后逐步释放H+的结果。其混凝作用并非直接来自硫酸铝本身，而是依赖于Al³+在水中的水解产物：一系列羟基铝离子与

氢氧化铝胶体。这些产物的形态随溶液pH值变化，是决定混凝效果的关键。

二、Al³+的水解：混凝核心产物的形成

Al³+在水溶液中会经历逐级水解，生成不同形态的羟基铝化合物：

初始阶段：[Al(H₂O)₆]³+ → [Al(OH)(H₂O)₅]²+ + H+

中期阶段：[Al(OH)(H₂O)₅]²+ → [Al(OH)₂(H₂O)₄]+ + H+

最终阶段：[Al(OH)₂(H₂O)₄]+ → [Al(OH)₃(H₂O)₃]（胶体） + H+

水解产物的形态与pH值密切相关：

pH<5时：水解不完全，主要以阳离子形式（如[Al(OH)]²+）存在，缺乏胶体特性；

pH=6~8时：水解趋于完全，生成稳定的氢氧化铝胶体（比表面积可达数百m²/g），这是混凝的核心活性物质；

pH>8时：氢氧化铝进一步水解为可溶性[Al(OH)₄]-，胶体消失，失去混凝能力。

因此，实际应用中需通过投加石灰等调节pH至6~8，以最大化胶体生成量。

三、混凝机制：三重作用破除颗粒稳定性

氢氧化铝胶体通过电中和、吸附架桥、网捕卷扫三重机制，有效去除水中杂质：

1. 电中和作用

水中悬浮颗粒（如泥沙、细菌）通常带负电，表面的“zeta电位”（颗粒间排斥力的指标）使其保持稳定分散状态。氢氧化铝

胶体在pH=6~8时带正电，可中和颗粒表面的负电荷，降低zeta电位至临界值以下，使颗粒失去稳定性，开始聚集。

2. 吸附架桥作用

氢氧化铝胶体具有巨大的比表面积与吸附活性，能同时吸附多个悬浮颗粒，形成“胶体-颗粒-胶体”的链状结构。这种“架桥”

效应促使细小颗粒聚合成更大的絮体，便于后续沉淀分离。

3. 网捕卷扫作用

当硫酸铝投加量较大时，水解产生大量氢氧化铝絮体，如同网状结构包裹水中悬浮颗粒，将其“卷扫”入絮体内部共同沉降。

此机制尤其适用于高浊度水（如洪水期河水）的处理。

四、应用优势：经济高效的实用逻辑

硫酸铝能成为主流混凝剂，不仅因其作用机制高效，更具备以下实用优势：

成本低廉：来源广泛（铝土矿经硫酸酸化制备），制备工艺成熟，价格远低于聚合氯化铝等新型混凝剂；

效果稳定：对大多数悬浮颗粒、胶体物质均有良好去除率，出水浊度可降至1NTU以下；

操作简便：无需复杂设备，通过调节pH与投加量即可控制效果，适合大规模工业化应用；

絮体易分离：生成的氢氧化铝絮体密度大、沉降速度快，减少沉淀池占地面积。

五、关键影响因素：优化混凝效果的核心

为最大化硫酸铝的效能，需控制以下参数：

pH值：必须维持在6~8，否则胶体无法形成或溶解；

水温：低温（<10℃）会减慢水解速率，絮体细小沉降慢，需适当增加投加量；

投加量：过少无法中和电荷，过多则颗粒重新带正电（“再稳现象”），需通过小试确定最佳剂量。

硫酸铝作为混凝剂的本质，是Al³+水解产生的氢氧化铝胶体通过三重作用破除水中颗粒稳定性，促进聚集沉降。其经济高效的特性

，使其在水处理领域的地位至今难以替代。尽管新型混凝剂（如聚合氯化铝）在pH适应性等方面更优，但硫酸铝仍是许多场景的

首选——它不仅是一种化学试剂，更是保障水质安全的“化学助手”。

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