壓縮雙電層

壓縮雙電層是指在膠體分散系中投加能產生高價反離子的活性電解質，通過增大溶液中的反離子強度來減小擴散層厚度，從而使ζ電位降低的過程。雙電層的壓縮不能大量減少膠體顆粒表面的電荷，而電荷只是從膠體顆粒表面擴散開。

基本介紹

• 中文名：壓縮雙電層
• 外文名：compressing the thickness of the electric double layer
• 方法：增大溶液中的反離子強度
• 目的：使ζ電位降低
• 領域：水方向
• 作用力：靜電引力、范德華引力、共價鍵

釋義

該過程的實質是新增的反離子與擴散層內原有反離子之間的靜電斥力把原有反離子程度不同地擠壓到吸附層中，從而使擴散層減簿。

壓縮雙電層的機理可以分為憎水性膠體和親水性膠體兩種類別：

1.憎水性膠體 當兩個膠粒相互接近以至雙電層發生重疊時，就產生靜電斥力。 加入的反離子與擴散層原有反離子之間的靜電斥力將部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴散層厚度減小。由於擴散層減薄，顆粒相撞時的距離減少，相互間的吸引力變大。顆粒間排斥力與吸引力的合力由斥力為主變為以引力為主，顆粒就能相互凝聚。 重新穩定現象: 當混凝劑投量過多時，凝聚效果下降的現象。膠體吸附電解質，表面電荷重新分布。

2.親水性膠體： 水化作用是親水性膠體聚集穩定性的主要原因。親水性膠體雖然也存在雙電層結構，但ξ電位對膠體穩定性的影響遠小於水化膜的影響。

作用

向水中投入大量絮凝劑後，絮凝劑會電離、水解生成大量帶正電荷的水合羥基離子，這些正離子由於離子擴散作用和異性離子的靜電吸引作用而進入膠體的擴散層和吸附層。因為膠核表面總的負電位不變，進入吸附層中的正離子增多勢必會使殘留在擴散層中的正離子減少，擴散層因而減薄，顆粒問靜電斥力減小，ζ電位降低。當膠體顆粒處於等電點時(所謂等電點是指大量正離子進入吸附層以致擴散層完全消失時，ζ電位為零)，膠體顆粒將失去電性。此時，這些顆粒間的任何一次碰撞都可能產生集聚。所謂壓縮雙電層作用，是指絮凝荊水解生成的高價正離子通過靜電引力、范德華引力、共價鍵、氫鍵等物理化學吸附作用，中和膠體所帶電荷，壓縮擴散層，降低ζ電位，使膠體脫穩後借水力作用彼此集聚成絮體。雙電層的壓縮不能大量地減少膠體顆粒表面的電荷，而電荷只是從膠體顆粒表面擴散開。膠體顆粒雙電層的壓縮，能使膠體顆粒脫穩，產生絮凝沉澱，通過沉降分離可以除去固體的絮凝物。但若顆粒間的化學鍵力很弱，水流衝力的作用會使通過雙電層壓縮而產生的膠體絮凝物很快分散開，又變成膠體。

作用機理產生凝聚

由DLVO理論：比較薄的雙電層能夠降低排斥能，如果排斥能(Zeta電位)降低到一定程度，顆粒就能夠被第二最小值的吸引力所吸引，產生疏鬆的絮凝體，這樣的絮凝體容易擴散，而且只適合於靜止沉澱分離。

如果廢水中含有大量的電解質離子，它們就會壓縮膠體顆粒的雙電層，中和顆粒的表面電荷。在鹹水中Na⁺圍繞在膠體顆粒周圍，與其表面的電荷達到平衡，Na⁺擴散到溶液中的傾向很小。因此，在膠體顆粒的雙電層中，Na⁺的濃度增加。實際上，當鹽分的濃度增加到一定值後，雙電層厚度變小，兩個膠體顆粒互相接近，達到第二個最小能量值，產生凝聚和絮凝沉澱。

擴散程度與鹽的性質和作用形式有關。 膠體顆粒雙電層的壓縮，能使膠體顆粒脫穩，產生絮凝沉澱。通過沉澱分離可以除去固體的絮凝物。實際上一價陽離子的溶液絮凝效果並不好。在軟化水的過程中，水中的鎂離子在活性污泥中富集。活性污泥顆粒所具有的負Zeta電位雖然很高，但是由於富集的鎂離子，壓縮了擴散層，使Zeta電位降低，因此活性污泥絮凝得快而完全。