1.1　分散體系與膠體分散體系

絮凝是膠體科學的重要原理之一，絮凝作用的主要對象是膠體分散體系，所以需首先介紹與絮凝相關的膠體的一些基本概念。在討論膠體的絮凝作用時，必先涉及膠體的一些運動性質，例如擴散與布朗運動和擴散、沉降和沉降平衡等，分述如下。

把一種物質分散在另一種物質中所形成的體系被稱為分散體系，前者稱為分散質，而后者則稱為分散劑或分散介質。例如把氯化鈉溶解于水中，就形成一種分散體系，其中氯化鈉為分散質，而水為分散劑。分散質被分散后可形成大小不等的微粒，微粒越小，分散度越高。根據微粒的尺度又將分散體系分為三種類型，即：真溶液、膠體分散體系、懸濁體系，如圖1.1所示。

圖1.1　分散體系的分類

當微粒的粒徑小于1nm時，體系為真溶液；大于1000nm時為懸濁體系；介于1～1000nm之間時為膠體分散體系。由此可見，決定分散體系類型的唯一標準僅僅是分散質微粒的粒徑，并無其他條件。把氯化鈉分散于水，得到真溶液；但當氯化鈉分散于酒精時卻得到膠體分散體系，這說明其間是可以相互轉化的。像這樣的例子還有許多，它們說明所謂膠體或真溶液并非物質存在的本質，而是物質的兩種不同存在狀態，之所以有此不同的存在狀態，是因為被分散物質的顆粒大小即分散度不同，僅此而已，與其他因素無關。

根據上述界定，當微粒的粒徑處于1～1000nm的尺度范圍時，體系屬膠體分散體系。天然水和工業廢水、生活污水中處于該尺度范圍內的微粒有兩類：一類是不溶性微粒如黏土礦物；另一類是溶解性大分子如蛋白質，它們均在水中水形成膠體分散系。前者與水分散介質間存在相界面，因界面自由能的存在，屬熱力學不穩定體系，不可逆，沉降后不能再分散，稱為憎液膠體；后者與水分散介質間不存在相界面，屬熱力學穩定體系，可逆，沉降后還可再分散，稱為親液膠體。這兩類膠體分散系既有共性，也有不同之處，由于微粒尺度相近，因而與尺度有關的一些性質相近，如動力性質、光學性質、流變性質等，而與界面有關的性質則不同，如電學性質、吸附性質等。

懸濁體系中微粒的尺度大于膠體分散體系中微粒的尺度。由于懸濁體系的分散質與分散劑之間存在明顯的界面，許多性質與膠體分散系相似，因此也將對它的研究歸入膠體化學的研究范疇。天然水和工業廢水、生活污水中形成懸濁體系的物質一般為泥沙和油類等。

天然水和工業廢水、生活污水除含有溶解鹽而形成真溶液外，常含有膠體和懸濁物，因此它們常常既是真溶液，又是膠體分散系，也是懸濁體系，是復雜的綜合性體系。

天然水中顆粒物最重要的也是最容易被忽視的性質是顆粒的尺度。顆粒的尺度決定它們在固液分離（如浮選、重力沉降、填充床及濾餅過濾、離心分離）中的傳質效果。由于顆粒的尺度決定顆粒的比表面積，因而也影響顆粒的化學反應，例如與絮凝劑的反應、對污染物的吸附等，此外顆粒的尺度也影響分散體系的光學性質，例如對光的散射。