膠體及其穩定性
化學混凝所處理的對象，主要是水中的微小懸浮物和膠體雜質。大顆的懸浮物由于受重力的作用而下沉，可以用沉淀等方法除去。但是，微小粒徑的懸浮物和膠體，能在水中長期保持分散懸浮狀態，即使靜置數十小時以上，也不會自然沉降。這是由于膠體微粒及細微懸浮顆粒具有“穩定性”。
膠體的穩定性
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根據研究，膠體微粒都帶有電荷。天然水中的粘土類膠體微粒以及污水中的膠態蛋白質和淀粉微粒等都帶有負電荷，其結構示意圖見圖。它的中心稱為膠桉。其表面選擇性地吸附了一層帶有同號電荷的離子，這些離子可以是膠校的組成物直接電離而產生的，也可以是從水中選擇吸附H+或OH-離子而造成的。這層離子稱為膠體微粒的電位離子，它決定了膠粒電荷的大小和符號。由于電位離子的靜電引力，在其周圍又吸附了大量的異號離子．形成了所謂“雙電層”。這些異號離子，其中緊靠電位離子的部分被牢固地吸引著．當膠核運行時，它也隨著一起運動，形成固定的離子層。而其他的異號離子，離電位離子較遠，受到的引力較弱，不隨膠核一起運動，并有向水中擴散的趨勢．形成了擴散層。固定的離子層與擴散層之間的交界面稱為滑動面。滑動面以內的部分稱為膠粒，膠粒與擴散層之間，有一個電位差。此電位稱為膠體的電動電位，常稱為∫電位。而膠核表面的電位離子與溶液之間的電位差稱為總電位或∮電位。
膠粒在水中受幾方面的影響：①由于上述的膠粒帶電現象，帶相同電荷的膠粒產生靜電斥力，而且∫電位愈高，膠粒間的靜電斥力愈大；②受水分子熱運動的撞擊，使微粒在水中作不規則的運動，即“布朗運動；”③膠粒之間還存在著相互引力——范德華引力。范德華引力的大小與膠粒間距的2次方成反比，當間距較大時，此引力略去不計。
一般水中的膠粒∫電位較高。其互相間斥力不僅與∫電位有關，還與膠粒的間距有關，距離愈近，斥力愈大。而布朗運動的動能不足以將兩顆膠粒推近到使范德華引力發揮作用的距離。因此，膠體微粒不能相互聚結而長期保持穩定的分散狀態。
使膠體微粒不能相互聚結的另一個因素是水化作用。由于膠粒帶電，將極性水分子吸引到它的周圍形成一層水化膜。水化膜同樣能阻止膠粒間相互接觸。但是，水化膜是伴隨膠粒帶電而產生的，如果膠粒的電位消除或減弱，水化膜也就隨之消失或減弱。
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