2.6　絮體的分形與成長(zhǎng)

2.6.1　絮體的分形結(jié)構(gòu)

水中的膠體物質(zhì)經(jīng)絮凝作用形成絮體，絮體具有分形結(jié)構(gòu)特征。通俗地講，分形(fractal)是指不規(guī)則的、分?jǐn)?shù)的、支離破碎的物體，是屬于大小碎片聚集的狀態(tài)。分形理論是非線性數(shù)學(xué)研究中較為活躍的分支，它的研究對(duì)象是具有自相似性和標(biāo)度不變性的無(wú)序系統(tǒng)。1975年曼德布羅特提出分形的定義：分形是其組成部分以某種方式與整體相似的體系。對(duì)該體系，把考察對(duì)象的部分沿各個(gè)方向以相同比例放大后，其形態(tài)與整體相似，或者說(shuō)，若將絮凝體分成數(shù)個(gè)部分，每一部分似乎都是其整體縮小后的形狀，即一類自相似性體系，因此自相似性是分形的一個(gè)重要特征。分形的另一重要特征是標(biāo)度不變性，是指在分形上任選一局部區(qū)域，對(duì)它進(jìn)行放大得到的圖像仍會(huì)顯示原圖像的特征，即不論將其放大或縮小，分形的形態(tài)、復(fù)雜程度、不規(guī)則性等各種特性均不發(fā)生變化。自相似性與標(biāo)度不變性是密切相關(guān)的，具有自相似性結(jié)構(gòu)的物體一定具標(biāo)度不變性。分形維數(shù)便是表征這類物體的數(shù)學(xué)依據(jù)。

對(duì)于絮體，現(xiàn)已被公認(rèn)具有分形結(jié)構(gòu)。絮體的成長(zhǎng)是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，具有非線性特征。如果不考慮絮體的破碎，常規(guī)絮凝過(guò)程是由初始粒子結(jié)成小的集團(tuán)，小的集團(tuán)又結(jié)成大的集團(tuán)，逐漸成長(zhǎng)為大的絮體。這一過(guò)程決定了絮體在一定范圍內(nèi)具有自相似性和標(biāo)度不變性，這正是分形的兩個(gè)重要特征，即絮體的形成具有分形的特點(diǎn)。很多學(xué)者以分型理論為基礎(chǔ)進(jìn)行了絮凝過(guò)程形態(tài)學(xué)的研究。

按照分形的定義，物質(zhì)的質(zhì)量M與其微觀特征長(zhǎng)度L之間的關(guān)系式可表示為：

　　(2.81)

式中，D_f為分形維數(shù)。對(duì)于絮體通常以其與絮體在平面上投影面積相同的圓的直徑作為特征長(zhǎng)度。顯然，在歐幾里德體系中，三維體的維數(shù)是3，對(duì)于非歐幾里德體系中的物體，D_f<3。具有D_f<3的物體就屬于分形。

按照常規(guī)，我們往往習(xí)慣于用歐幾里德幾何的量度，將式（2.81）寫(xiě)為：

　　(2.82)

式中，ρ為絮體的密度；V_p為物體的體積；α為幾何因子（對(duì)于球體α=π/6）；d_p為絮體在平面上投影面積相同的圓的直徑。

對(duì)于絮體，如果它是一個(gè)分形，因D_f<3，所以用式（2.82）直接計(jì)算其質(zhì)量顯然不合適。但絮體是具有幾何尺度和體積的，如果借用歐幾里得幾何來(lái)分析其尺度和體積與質(zhì)量的關(guān)系，則可以寫(xiě)出：

　　(2.83)

式中，k（D_f）為與分形維數(shù)有關(guān)的函數(shù)。將式（2.83）與式（2.82）對(duì)比，則：

ρ=k(D_f)　　(2.84)

對(duì)于具有分形特征的絮體，其密度不是定值，而是分形維數(shù)的函數(shù)。由于絮體的成長(zhǎng)過(guò)程是一個(gè)隨機(jī)性碰撞結(jié)合過(guò)程，隨著其粒徑增大，初始粒子之間的空隙所占的比例也增大，導(dǎo)致密度減小。這種關(guān)系一般可表示為：

　　(2.85)

式中，β為比例系數(shù)；k_p為絮體的密度指數(shù)。將式（2.85）代入式（2.82）得到：

　　(2.86)

比較式（2.86）和式（2.81）得到：

D_f=3-k_p　　(2.87)

這一結(jié)果表明，如果D_f=3，則k_p=0，式（2.85）中的密度與粒徑無(wú)關(guān)，是一常數(shù)，這就是歐幾里得系統(tǒng)中的情況。只要k_p大于0，絮體的分形維數(shù)D_f就小于3，呈現(xiàn)出分形的特征，絮體的密度可表示為。

分形維數(shù)是反映絮體結(jié)構(gòu)不規(guī)則程度的物理量，一般在1.4～2.8之間。分形維數(shù)可以反映出絮體空隙的結(jié)構(gòu)特性，絮體中空隙越多，絮體越松散，密度越小，絮體分形維數(shù)值越小。反之絮體越密實(shí)，分形維數(shù)值越大。分形維數(shù)的概念也可以用來(lái)描述顆粒與小絮體在不規(guī)則絮體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的填充程度，絮體結(jié)構(gòu)內(nèi)部越密實(shí)，分形維數(shù)值越高。

在絮凝處理過(guò)程中，絮體的結(jié)構(gòu)一直是人們研究的熱點(diǎn)。在絮凝中常出現(xiàn)絮體松散不易沉降的問(wèn)題，這是影響處理效果的關(guān)鍵，分形理論的出現(xiàn)使人們對(duì)絮體的大小、強(qiáng)度和密度等的研究有了新的工具，一般絮體的分形維數(shù)最大時(shí)絮凝效果最佳，它啟發(fā)研究人員對(duì)絮體結(jié)構(gòu)、絮凝機(jī)理和動(dòng)力學(xué)模型做進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。絮凝過(guò)程中，絮體分形維數(shù)值的變化可以用來(lái)預(yù)測(cè)不同絮體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，還可以對(duì)絮體形成的影響因素進(jìn)行研究，提出最佳絮凝控制條件。

2.6.2　絮體分形維數(shù)的測(cè)定

2.6.2.1　影像分析法

根據(jù)英國(guó)著名學(xué)者J. Gregory提出的方法，可以利用絮體的投影面積與最大長(zhǎng)度（外接圓的直徑）的函數(shù)關(guān)系來(lái)計(jì)算絮體的分形維數(shù)。

　　(2.88)

式中，S為絮體顆粒的投影面積；L為投影的最大長(zhǎng)度；α為比例常數(shù)；D_f為絮體在二維空間的分形維數(shù)。對(duì)上式求自然對(duì)數(shù)得：

ln S=D_fln L+lnα　　(2.89)

由此可知lnS與lnL成直線關(guān)系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得直線，其斜率即分形維數(shù)。實(shí)驗(yàn)時(shí)可取少量絮體于載玻片上，用電子顯微鏡觀測(cè)。將電子顯微鏡與計(jì)算機(jī)連接，可以直接在電子計(jì)算機(jī)上觀察到絮體的圖像，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。也有以絮體投影的周長(zhǎng)P代替最大長(zhǎng)度的，上述公式的形式不變，同樣可以求出二維分形維數(shù)。

影像分析法具有較為明確直觀的優(yōu)點(diǎn)，但仍屬于間接測(cè)定，拍攝的圖像屬于二維圖像，非三維體，并且假設(shè)當(dāng)D_f<2時(shí)，從二維分析所得的分形維數(shù)與實(shí)際相同，當(dāng)D_f略小于2時(shí)，會(huì)發(fā)生較大的偏差，當(dāng)D_f>2時(shí)，方法失敗。不過(guò)近期發(fā)展起來(lái)的數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)處理的強(qiáng)大功能，使直接測(cè)定成為可能。

2.6.2.2　沉降速率（或密度）法

絮體沉降速率（或密度）法是基于沉降速率與特征粒度之間的關(guān)系：

v(R)∝R^c　　(2.90)

式中，v為絮體的沉降速率，m/s；R為絮體半徑，m；c為常數(shù)。對(duì)球形固體，由Stockes公式知c等于2，對(duì)于多孔型聚集體，較為典型的c值一般介于0.55～1.0之間。相應(yīng)地根據(jù)Stockes公式得到聚集體的密度：

　　(2.91)

式中，ρ為聚集體的密度，kg/m³；v為絮體的沉降速率，m/s。根據(jù)上式得到：

M∝R^c+1　　(2.92)

式中，M為聚集體的質(zhì)量，kg，從而可以得到分形維數(shù)D_f=c+1。

絮體沉降速率（或密度）法適合于活性污泥等較大的聚集體，但對(duì)于分形維數(shù)的測(cè)定具有明顯缺點(diǎn)。Johnson發(fā)現(xiàn)，在槳板混合器中，乳膠微顆粒所得聚集體用該法測(cè)得的分維值往往比由Stockes公式得到的分維值高4～8.3倍。計(jì)算過(guò)程中采用可穿透或不可穿透球形聚集體模型對(duì)聚集體的穿透性進(jìn)行限制，假定滯延系數(shù)CD為恒定值，且等于24/Rc，那么在D_f>2時(shí)實(shí)驗(yàn)值與理論值吻合較好。當(dāng)D_f<2時(shí)，由于對(duì)聚集體孔隙度的評(píng)估具有較大偏差，由沉降速率法得到的分維值不再正確。

通過(guò)研究絮凝體密度函數(shù)也能推算絮體的分形維數(shù)。Tambo等實(shí)測(cè)出鋁鹽絮體的粒徑與沉降速度，得出了絮體的有效密度（在水中的密度）ρ_e與粒徑d_p的關(guān)系，如圖2.38所示，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上二者具有良好的直線關(guān)系。

由此得到鋁鹽絮體的密度函數(shù)為

　　(2.93)

式中，系數(shù)a和指數(shù)K_p與鋁鹽絮凝劑的比投量（鋁離子濃度與濁度之比，稱為ALT比）有關(guān)，在通常的投藥范圍內(nèi)K_p=1.0～1.4，隨著ALT比增大，K_p也增大。根據(jù)式（2.87）相應(yīng)的絮體分形維數(shù)D_f=1.6～2.0。

2.6.3　絮體結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展

為了更好地了解絮體的形成過(guò)程，提出了許多絮體結(jié)構(gòu)模型。此處介紹Vold模型和Sutherland模型。

2.6.3.1　Vold模型

1963年Vold提出了著名的彈射凝聚模型。它是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬提出的最早的模型。此模型的前提是單一初始粒子與某一成長(zhǎng)中的絮體隨機(jī)碰撞結(jié)合，顆粒與成長(zhǎng)中的絮體的最初接觸點(diǎn)黏附而并入集團(tuán)，不容許內(nèi)部重組過(guò)程形成的模型絮體，如圖2.39所示，由一中心核與一群向外延展的觸須形成粗糙表面構(gòu)成。Vold單顆粒彈射凝聚模型得到的絮體為比較密實(shí)的構(gòu)造，絮體的密度指數(shù)k_p=0.676，分形維數(shù)D_f=2.324。

2.6.3.2　Sutherland模型

由于Vold模型沒(méi)有考慮顆粒絮凝過(guò)程中內(nèi)部重組過(guò)程，因而有很大的缺陷。Sutherland D.N．等對(duì)顆粒聚集過(guò)程中的隨機(jī)性做了改進(jìn)。提出了團(tuán)簇聚集的模型，即如果不考慮絮體的破碎，常規(guī)絮凝過(guò)程是由初始粒子結(jié)成小的團(tuán)簇，小的團(tuán)簇又結(jié)成大的團(tuán)簇，逐漸成長(zhǎng)為大的絮體，如圖2.40所示。該模型中絮凝劑與顆粒間形成更為疏松多孔的結(jié)構(gòu)，具有較低密度。隨著絮體尺寸增加，絮體內(nèi)部重組過(guò)程也將發(fā)生，絮體中心的空隙度逐漸達(dá)到定值，約為0.83。此模型適用于粒徑不大于數(shù)微米的微粒。利用該模型計(jì)算得到的密度指數(shù)k_p=0.9～1.0，分形維數(shù)D_f=1.6～2.0。

2.6.4　絮體分步成長(zhǎng)模型

由于絮體具有分形特征，不妨假設(shè)其先由初始粒子碰撞結(jié)合成小的團(tuán)簇，小的團(tuán)簇又碰撞結(jié)合成更大的團(tuán)簇，這樣的過(guò)程分步進(jìn)行，直到達(dá)到給定條件下的最大粒徑。同時(shí)假設(shè)每一步結(jié)合的方式相同，則該絮體具有自相似性。按照此思路可以建立如圖2.41所示的絮體成長(zhǎng)模型。

設(shè)初始粒子的粒徑為d₀，其密度為ρ₀，由它們碰撞結(jié)合成的一級(jí)團(tuán)簇所含初始粒子的個(gè)數(shù)為m，內(nèi)部孔隙比為ε₁，則一級(jí)團(tuán)簇的有效密度可表示為：

ρ₁=ρ₀(1-ε₁)　　(2.94)

按統(tǒng)一模式考慮第二級(jí)團(tuán)簇，可寫(xiě)出有效密度為：

ρ₂=ρ₁(1-ε₂)　　(2.95)

式中，ε₂為構(gòu)成二級(jí)團(tuán)簇的空隙比。將式（2.94）代入式（2.95）得到：

ρ₂=ρ₀(1-ε₁)(1-ε₂)　　(2.96)

以此類推，絮體成長(zhǎng)到第n步時(shí)，形成n級(jí)團(tuán)簇，有效密度為：

ρ_n=ρ₀(1-ε₁)(1-ε₂)…(1-ε_n)　　(2.97)

由于絮體的自相似性，可以認(rèn)為ε₁=ε₂=…=ε_n=ε，則式（2.97）可寫(xiě)為：

ρ_n=ρ₀(1-ε)ⁿ　　(2.98)

同樣，根據(jù)絮體的自相似性，設(shè)每一級(jí)團(tuán)簇都是由m個(gè)低一級(jí)團(tuán)簇結(jié)合而成，則可以根據(jù)絮體的體積、質(zhì)量和密度之間的關(guān)系得到n級(jí)團(tuán)簇的粒徑d_n與初始粒子的粒徑d₀之間的關(guān)系為：

　　(2.99)

由式（2.99）和式（2.98）消去絮體成長(zhǎng)級(jí)數(shù)n，可得到：

　　(2.100)

將式（2.100）按照絮體密度函數(shù)式（2.93）的形式整理，可得到：

　　(2.101)

式（2.101）中

　　(2.102)

　　(2.103)

因?yàn)?i>m為大于1的整數(shù)，1-ε<1，所以ln(1-ε)為負(fù)值，而為正值，所以K_p總是正值。這一結(jié)果表示，由理想化的絮體分步成長(zhǎng)模型得到的密度函數(shù)在形式上與以前的研究相符，且絮體的密度指數(shù)K_p與絮體成長(zhǎng)級(jí)數(shù)無(wú)關(guān)，但與每一步參與碰撞結(jié)合的低一級(jí)團(tuán)簇的個(gè)數(shù)及它們之間的孔隙率有關(guān)。

根據(jù)式（2.87）可以得到上述模型的絮體的分形維數(shù)為：

　　(2.104)

對(duì)于式（2.104），取m=3、6、10、30、50、100、200、300，分別繪制D_f與ε的關(guān)系曲線，得到圖2.42。

首先可以看到，對(duì)于一定的m值，絮體的分形維數(shù)D_f隨ε的增大而降低，m值越小，這種趨勢(shì)越顯著。當(dāng)每一步結(jié)合的團(tuán)簇個(gè)數(shù)增加時(shí)，D_f也呈增大的趨勢(shì)。對(duì)于均一粒徑的球形顆粒，其最小ε不會(huì)小于0.4，因此對(duì)于m=3的絮體，分形維數(shù)也大于2.0，當(dāng)m≥30時(shí)，分形維數(shù)將大于2.5。

在水處理中，絮凝的目的是使膠體脫穩(wěn)后形成可沉淀分離的絮體。從沉淀分離的角度看，根據(jù)第1章Stokes公式（1.14），絮體的沉降速度與其密度成正比，與其粒徑的平方成正比，因此除了生成大粒徑絮體外，也應(yīng)盡可能提高絮體的密度。另外從污泥處置的角度考慮，密度大的絮體固含量高，有利于降低污泥的體積，便于最終處理。所以需要考慮如何獲得密實(shí)絮體。

從圖2.42可以看出，提高絮凝體生長(zhǎng)過(guò)程中每一步結(jié)合的團(tuán)簇個(gè)數(shù)m和降低每一步生成絮體的孔隙率ε均有利于提高絮體的分形維數(shù)D_f。提高D_f意味著絮體由松散向密實(shí)過(guò)渡。因此提高m和降低ε是獲得密實(shí)絮體的兩個(gè)重要途徑。

當(dāng)m值增大時(shí)，絮體的分形維數(shù)顯著提高，且D_f隨ε的變化曲線變得平緩，在絮體分步成長(zhǎng)模型中，m值增大首先意味著在絮凝過(guò)程的第一步由初始粒子結(jié)合成的一級(jí)團(tuán)簇的粒徑增大。當(dāng)m值足夠大時(shí)，一級(jí)團(tuán)簇的粒徑就可能達(dá)到相應(yīng)絮凝攪拌條件下所能達(dá)到的最大粒徑，在此情形下，生成一級(jí)團(tuán)簇后再結(jié)合生成二級(jí)團(tuán)簇，乃至更高次的團(tuán)簇已不可能。因此絮凝過(guò)程就僅限于初始粒子的相互結(jié)合，其結(jié)果是絮體構(gòu)造中的空隙率僅為ε₁。

針對(duì)如何降低絮體的空隙率的問(wèn)題，一些研究者提出了利用有機(jī)高分子絮凝劑吸附架橋作用提高絮凝體的抗剪切強(qiáng)度，然后通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度的機(jī)械攪拌使絮體發(fā)生脫水收縮。脫水收縮就是將絮體分步成長(zhǎng)過(guò)程中形成的高次空隙水?dāng)D壓除去，使絮體的總空隙率縮小，導(dǎo)致體積減小，密度增大。這一過(guò)程的極限是高次空隙不復(fù)存在，絮體中的空隙部分僅為初始粒子之間不可能排除掉的空隙，達(dá)到這一極限狀態(tài)的實(shí)質(zhì)是收縮前的絮體中的初始粒子重新組合，因此這種操作又稱為結(jié)構(gòu)重組。

2.6.5　絮體的成長(zhǎng)與破碎

如上文所述，絮體的成長(zhǎng)粒徑及形態(tài)結(jié)構(gòu)是決定絮凝過(guò)程好壞的關(guān)鍵。一般而言，絮體的最初成長(zhǎng)速度取決于絮凝反應(yīng)中的攪拌強(qiáng)度、顆粒物濃度及碰撞效率。隨著絮體的逐漸成長(zhǎng)，絮體會(huì)受到兩個(gè)因素的影響：一是已形成的絮體會(huì)在剪切力的作用下破碎；二是隨著顆粒粒徑的增大，顆粒間的碰撞效率逐漸降低。當(dāng)絮體的成長(zhǎng)和破碎達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，絮體即達(dá)到了最大尺度。當(dāng)此最大尺度的絮體受到一個(gè)更大的作用力時(shí)，往往會(huì)發(fā)生破碎現(xiàn)象，導(dǎo)致絮體分裂。絮體的破碎除了與流體的剪切力有關(guān)外，還與自身的結(jié)合力的強(qiáng)弱有關(guān)，因而與絮凝劑的種類及其作用機(jī)理有關(guān)。

由于絮體破碎發(fā)生在絮體內(nèi)部結(jié)合力較弱，微粒結(jié)合較松散，空隙較大之處，所以從絮體結(jié)構(gòu)密實(shí)化的角度出發(fā)，剪切破碎是有利的。絮體破碎可能有兩種情形，如圖2.43所示。一是絮體發(fā)生“一分為二”的斷裂；二是表面剝離。

無(wú)論是何種模式，如果破碎后的碎片能與其他顆粒繼續(xù)碰撞結(jié)合，只要結(jié)合強(qiáng)度能夠克服流體剪切強(qiáng)度，就會(huì)保留下來(lái)。其結(jié)果就是較強(qiáng)的結(jié)合得以保留，而較弱的結(jié)合得以消除。在工程上可以設(shè)定較高的G值，使大而松散的絮體得到抑制，同時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)該G值下的攪拌時(shí)間，使絮體有足夠的機(jī)會(huì)經(jīng)破碎-重組步驟而成為結(jié)合較強(qiáng)的絮體。

在試圖從微觀角度描述絮體破碎的努力中，可能最有雄心的是Kaufman及他的合作者們。他們按照?qǐng)D2.43所述兩種絮體破碎模式，針對(duì)絮體的尺度大于或小于湍流微尺度η（參見(jiàn)本書(shū)5.2.3微渦旋理論）的兩種情況區(qū)分了兩種湍流機(jī)理。當(dāng)絮體小于η時(shí)，處于黏性區(qū)的渦旋導(dǎo)致了絮體的破碎；當(dāng)絮體大于η時(shí)，處于慣性區(qū)的湍流渦旋導(dǎo)致了絮體的破碎。根據(jù)推導(dǎo)，無(wú)論是斷裂破碎機(jī)理還是侵蝕剝離機(jī)理，都存在一個(gè)穩(wěn)定的最大絮體粒徑d_s，其表達(dá)式如下：

　　(2.105)

式中，C為絮體強(qiáng)度系數(shù)，其大小取決于絮體和流體的性質(zhì)；G為均方根速度梯度；指數(shù)l的大小取決于破碎模式和導(dǎo)致破碎的渦旋大小。Parker得到：在侵蝕剝離模式下，對(duì)于大于η的絮體，l=2；對(duì)于小于η的絮體，l=1；在斷裂破碎模式下，無(wú)論是哪一種絮體大小，l=1/2。當(dāng)絮體直徑大于d_s時(shí)，絮體不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生破碎；如果絮體直徑小于d_s，則絮體穩(wěn)定。

為了說(shuō)明絮體在不同絮凝劑作用下的破碎-重組的特性，Gregory以高嶺土懸濁液為研究對(duì)象，采用硫酸鋁、聚合氯化鋁（PAC）及聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDADMAC）為絮凝劑，進(jìn)行了絮凝過(guò)程中絮體破碎及再形成的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)用光散射顆粒分析儀（PDA）測(cè)定絮凝指數(shù)（FI指數(shù)）對(duì)絮凝過(guò)程實(shí)施了監(jiān)測(cè)。有關(guān)FI指數(shù)的介紹可參見(jiàn)本書(shū)7.1.4絮體形成過(guò)程的光學(xué)在線監(jiān)控，此處只要知道FI指數(shù)會(huì)受到顆粒聚集的強(qiáng)烈影響，當(dāng)顆粒發(fā)生絮凝時(shí)，F(xiàn)I指數(shù)會(huì)增大；當(dāng)顆粒聚集體或絮體被破壞時(shí)，F(xiàn)I指數(shù)會(huì)減小。實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)向高嶺土懸濁液中加入上述絮凝劑后，先用50r/min的攪拌強(qiáng)度考察絮體的形成過(guò)程，等絮體成長(zhǎng)到最大時(shí)，突然將攪拌速度提高到400r/min，在10～300s后恢復(fù)到50r/min，觀察絮體破碎后的再形成過(guò)程，得到圖2.44的結(jié)果。

由圖2.44可以看出，硫酸鋁的FI指數(shù)曲線高度最低，其次是聚合氯化鋁，而陽(yáng)離子聚合電解質(zhì)PDADMAC的FI指數(shù)曲線高度最高，表明硫酸鋁所形成的絮體最小，聚合氯化鋁所形成的絮體較大，PDADMAC所形成的絮體最大。另一方面可以看出，硫酸鋁和聚合氯化鋁形成的絮體在遭受大強(qiáng)度水力破壞后，再形成的絮體不會(huì)達(dá)到原絮體的尺度，但是陽(yáng)離子聚電解質(zhì)所形成的絮體被破壞后可再次恢復(fù)到原絮體的尺度。造成這種差異的主要原因是不同絮凝劑與顆粒之間的作用力不同。硫酸鋁、聚合氯化鋁與顆粒之間的作用力為電荷中和后剩余的van der Waals力，這種作用力是在金屬鹽水解聚合過(guò)程中發(fā)生的，在絮體破碎后，水解聚合已不可能再發(fā)生，所以難于促使顆粒間的再聚結(jié)。而陽(yáng)離子聚電解質(zhì)與顆粒之間的作用力為聚電解質(zhì)吸附官能團(tuán)與顆粒吸附點(diǎn)位之間的化學(xué)鍵力，后者的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于前者，在絮體破碎后不會(huì)發(fā)生變化，還可以再次發(fā)生吸附架橋作用。