水工程学第3章凝聚和絮凝 反比。 三、胶粒之间作用力关系 如果暂且不考虑水化膜的作用，则水中胶体颗 粒能否相互接近乃至结合取决于布朗运动的动力， 静电斥力和范德华引力的综合表现。或者说取决于 上述三种力所产生的能量对比。布朗运动的动能主 要与水温有关，在一定水温下，这种动能基本上是 定的。静电斥力和范德华引力所产生的势能与微 粒间距有关。当两胶粒的扩散层未发生重叠时，亦 即两者间距大于两胶体半径之和时，静电斥力不有 在。当扩散层发生重叠时，胶粒之间产生静电斥力 其静电排斥势能与胶粒间距按指数关系（不是与2 次方)呈反例变化。将排斥势能和吸引势能随颗粒 图152相斤作用势 能与拉间压高关系 表面间距而变化的关系用图表示，见图3-2。图中 排斥势能为正，吸引势能为负。合成势能为排斥势 能和吸引势能两者的代数和。 由图可知，当两胶粒表面间距为0一b时，排斥势能最大，称为排斥能峰E 当两胶粒间距小于0一a或大于0一c时，表现为吸引作用。由于间距大于0一c时吸 引势能很小，一般不足以将两胶粒结合起来，所以胶粒通常不会凝聚。只有当两胶 粒间距小于0一a时，败引势能随着间距减小而急剧增大，才会发生凝聚。但要使两 胶粒间距小于O一a,布朗运动的动能首先要能克服排斥能峰Ex。设布朗运动的动 能以Eb表示，则可认为：当E6>Ex时，两胶粒可以相互接近，直至发生凝聚：当 Eb<Emx时，两胶粒无法靠近，凝聚也就不会发生。胶体布朗运动的平均动能E。=1,5kT (k为波兹曼常数，T为水的热力学温度)，水中胶粒排斥能蜂Ex比E6约大几百 甚至数T倍，故胶粒处于稳定状态。上述颗粒间势能的概念简称为DLVO理论。 说明：关于水化膜对胶体凝聚的影响，尚不十分清楚，要克服水化膜对胶体颗 粒相互凝聚的阻碍作用，必须给予一定能量以排除两颗粒之间的水化膜。如果水化 膜是由于胶体电荷引起的，则当胶体电荷降低或消失时，水化膜也随之降低或消失。 这种水化膜就与双电层结构有关，天然水中粘土胶体便是如此。如果水化膜并非由 胶体电荷引起的，例如高分子物质（为亲水胶体）由于极性基团吸引了大量极性水 第4共33