聚合硫酸铁聚合氯化铁铁系适宜pH
给水工程课后思考题答案15-19章
十四章：1、水中杂质按尺寸大小可分成几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法。
答：水中杂质按尺寸大小可分成三类：１）悬浮物和胶体杂质：悬浮物尺寸较大，易于在水中下沉或上浮。
但胶体颗粒尺寸很小，在水中长期静置也难下沉，水中所存在的胶体通常有粘土、某些细菌及病毒、腐殖质及蛋白质等。
有机高分子物质通常也属于胶体一类。
天然水中的胶体一般带有负电荷，有时也含有少量正电荷的金属氢氧化物胶体。
粒径大于０.1mm的泥砂去除较易，通常在水中很快下沉。
而粒径较小的悬浮物和胶体物质，须投加混凝剂方可去除。
２）溶解杂质，分为有机物和无机物两类。
它们与水所构成的均相体系，外观透明，属于真溶液。
但有的无机溶解物可使水产生色、臭、味。
无机溶解杂质主要的某些工业用水的去除对象，但有毒、有害无机溶解物也是生活饮用水的去除对象。
有机溶解物主要来源于水源污染，也有天然存在的。
3、了解《生活饮用水卫生标准》中各项指标的意义。
(7’)答：在《标准》中所列的水质项目可分成以下几类。
一类属于感官性状方面的要求，如不的水度、色度、臭和味以及肉眼可见物等。
第二类是对人体健康有益但不希望过量的化学物质。
第三类是对人体健康无益但一般情况下毒性也很低的物质。
第四类有毒物质。
第五类细菌学指标，目前仅列细菌总数、总大肠菌数和余氯三项。
4、反应器原理用于水处理有何作用和特点？(7’)答：反应器是化工生产过程中的核心部分.在反应器中所进行的过程,既有化学反应过程,又有物理过程,影响因素复杂。
在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。
在化工生产过程中，反应器只作为化学反应设备来独立研究，但在水处理中，含义较广泛。
许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究，包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。
例如，不的氯化消毒池，除铁、除锰滤池、生物滤池、絮凝池、沉淀池等等，甚至一段河流自净过程都可应用反应器原理和方法进行分析、研究。
9、PF型和CMB型反应器为什么效果相同？两者优缺点比较。
聚合氯化铁的性能和用途
合成时首先将含有氯化亚铁和盐酸的混合液加入贮罐中，并补加一定量的稳定剂。在反应塔顶部引入氯化铁溶液和亚硝酸钠，在反应塔底部引入氧气，溶液流经填料表面时，使气液充分接触，达到氧化氯化亚铁的目的。反应过程中通过循环泵的作用保持液体在填料反应塔和贮罐之间不断循环，使亚铁不断氧化，直至亚铁完全氧化。反应过程中保持溶液的温度在40～90℃范围内，以利于络合物的分解。这种方法与以前介绍的反应塔法生产聚合硫酸铁的方法基本相同。聚合氯化铁指标：Fe3＋为8%～13%，盐基度为6%～12%，Fe2＋≤0.1%。
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如果以盐酸和铁屑生产聚合氯化铁，生产成本较高，如果以废盐酸或盐酸酸洗废液为原料时，成本相对来讲要低一些，另外也可以采用氯气—氧气联合氧化的方法，先用氯气氧化一部分亚铁离子，再用氧气氧化剩余的亚铁离子，这样进一步降低成本。目前，国内很多生产聚合硫酸铁的设备进行一定的改造，就可以生产聚合氯化铁。
聚合硫酸铁与聚合氯化铁区别是什么
目前在污水处理中除磷药剂主要有聚合硫酸铁和聚合氯化铁。
两者都可以去除水体的COD、SS等，都属于絮凝剂，但是虽然他们的有这么多的共同点，但是仍然会有许多的区别和差别之处。
聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子混凝剂，形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10%（质量）的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。
聚合氯化铁是一种新型高效的无机高分子混凝剂，选用铝矾土、盐酸或含铝酸盐、铝酸钙粉以先进工艺制成，其净水效果优于传统的硫酸铝和铁盐等普通无机盐类混凝剂。
聚合硫酸铁主要用于净水效果优良，水质好，不含铝、氯及重金属离子等有害物质，亦无铁离子的水向转移，无毒，无害，安全可靠, 除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金属离子等功效显著等。
也用于工业废水处理，如印染废水等，在铸造、造纸、医药、制革等方面也有广泛应用。
聚合氯化铁可用于源水净化及印染造纸、洗煤、食品、制革工业废水和城市生活污水的处理。
特别是对浊度的源水，工业废水的处理优与其他絮凝剂，对水中各种有害元素都有较高的脱除率，COD除去率达60-95%。
1．在石油、化工、造纸等工业上广泛用于污水的处理、油水分离、油田回注水的净化等。
2．它是工业污水、废水处理的理想药物，广泛用于冶金、电力、制革、医药、印染、化工等行业。
3．它是处理高氟水的理想药物.在化工、铸造、水泥、耐火材料等方面使用。
在污水处理工业中，有许多不同种类的净水剂，而聚合硫酸铁和聚合氯化铁是两种具有代表性的物质，在外观上既有液态的，也有固态的，在应用效果上也会有很多的差异，应该选择哪一个比较好还是需要结合很多因素来进行判断的。
聚合硫酸铁ph
聚合硫酸铁(pH)简介聚合硫酸铁(pH)是一种重要的化学物质，具有广泛的应用领域。
它是由硫酸铁和一种聚合物聚合而成的复合材料。
在本文中，我们将深入探讨聚合硫酸铁(pH)的制备方法、物理性质、化学性质以及主要应用。
制备方法聚合硫酸铁(pH)的制备方法主要包括溶液法和凝胶法。
溶液法溶液法是最常用的制备聚合硫酸铁(pH)的方法。
制备过程如下：1.准备一定浓度的硫酸铁溶液和聚合物溶液。
2.将硫酸铁溶液缓慢加入聚合物溶液中，同时搅拌。
3.在室温下继续搅拌一段时间，直到溶液中形成聚合硫酸铁(pH)的沉淀。
4.将沉淀用水洗涤，然后干燥得到聚合硫酸铁(pH)颗粒。
凝胶法凝胶法是另一种常用的制备聚合硫酸铁(pH)的方法。
制备过程如下：1.准备一定浓度的硫酸铁溶液和聚合物溶液。
2.将硫酸铁溶液缓慢加入聚合物溶液中，同时搅拌。
3.在室温下继续搅拌一段时间，直到溶液形成凝胶。
4.将凝胶切割成适当大小的块状。
5.将凝胶块用水洗涤，然后干燥得到聚合硫酸铁(pH)颗粒。
物理性质聚合硫酸铁(pH)是一种黑色的粉末状固体。
它具有良好的热稳定性和化学稳定性。
聚合硫酸铁(pH)的分子量较大，通常在几千到几十万之间。
聚合硫酸铁(pH)的颗粒形状一般呈球状或片状。
颗粒的大小可以通过制备方法的不同来调控，一般在纳米尺寸到微米尺寸之间。
化学性质聚合硫酸铁(pH)具有一定的酸碱性。
它在水中溶解时会释放出硫酸根离子和铁离子，使溶液呈酸性。
聚合硫酸铁(pH)的酸碱性可以通过调节制备过程中的反应条件来控制。
聚合硫酸铁(pH)还具有一定的氧化性。
它可以与一些有机物发生氧化反应，产生氧化产物。
这种氧化反应可以用于催化剂的制备和有机合成中。
主要应用聚合硫酸铁(pH)具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：催化剂聚合硫酸铁(pH)可以作为催化剂用于有机反应中。
它能够催化氧化反应、酯化反应、脱水反应等。
聚合硫酸铁(pH)的高活性和良好的稳定性使其成为一种重要的催化剂。
聚合硫酸铁
聚合硫酸铁液体聚合硫酸铁是一种高效无机高分子混凝剂，因其多核结构，使它在净化水的过程中迅速形成大量的阳性多核络离子，既能快速中和水中胶体微粒表面的负电荷使之脱稳，又能在离子间通过粘附、架桥、交联、卷扫作用，使微粒凝聚形成絮体而产生絮凝作用。
所生成絮凝物比重大，沉淀速度快，絮凝效果好。
产品外观:红褐色粘稠透明液体。
产品性能指标PERFORMANCE INDICATORS 符合中华人民共和国国家标准《水处理剂聚合硫酸铁》（GB14591-2006）密度, g/cm3(20°C) ≥1.45 全铁含量, % ≥11.0还原性物质(以Fe2+)含量, % ≤0.1 盐基度, % ≥9.0 不溶物含量, % ≤0.3 PH(1%水溶液) 2-3 砷(As)含量, % ≤0.0001 铅(Pb)含量, % ≤0.0005 产品用途广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理，以及化工、石油、矿山、造纸、印染、酿造、钢铁、煤制气、电镀等行业的工业废水和城市生活污水的净化处理，对不同的地区不同种类源水都能达到理想的净化效果。
产品特点FEATURES 与其他无机絮凝剂相比具有以下特点：1、新型、优质、高效铁盐类无机高分子絮凝剂。
2、混凝性能优良，矾花密实，沉降速度快。
3、净水效果优良，水质好，不含铝、氯及重金属离子等有害物质，亦无铁离子的水相转移，无毒，无害，安全可靠。
4、除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除藻、去除水中COD、BOD及重金属离子等功效显著。
5、适应水体PH值范围宽为4-11，最佳PH值范围为6-9，净化后原水的PH值与总碱度变化幅度小，对处理设备腐蚀性小。
6、对微污染、含藻类、低温低浊原水处理效果显著，对高浊度原水净化效果尤佳。
7、投药量少，成本低廉，处理费用可节省20%-50%。
包装规格采用槽罐运输或塑料桶装，每桶净重40 kg 。
液体聚合氯化铝简介聚合氯化铝（Polyaluminium Crforide)简称PAC，通常也称作碱式氯化铝或混凝剂等，聚合氯化铝是介于AlCl3Al(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学通式为[Al2(OH)nCl6-n]m其中m代表聚合程度，n表示PAC 产品的中性程度。
聚合硫酸铁介绍
聚合硫酸铁介绍聚合硫酸铁（Polyferric Sulfate, 简称PFS）是一种高效的无机高分子絮凝剂，主要用于水和废水处理。
它是由硫酸铁通过特定的工艺条件和添加剂聚合而成的产品。
聚合硫酸铁具有良好的净水效果，能有效去除水中的浊度、色度、重金属和有机物，同时具有消毒和脱色的作用。
生产工艺：聚合硫酸铁的生产通常包括以下几个步骤：1. 原料预处理：浓硫酸和铁盐（如硫酸亚铁）是生产聚合硫酸铁的主要原料。
2. 反应：在一定的温度和酸度条件下，硫酸和铁盐进行混合和反应，通常会添加一定的催化剂或调节剂以促进聚合反应。
3. 聚合：在特定条件下，铁盐溶液进行氧化聚合，形成高分子量的聚合硫酸铁。
4. 分离和干燥：聚合后的产品需要经过沉淀、分离和干燥步骤，以准备最终的固体或液体产品。
5. 包装和储存：最后，产品被包装为适合运输和长期储存的形式。
应用领域：1. 水处理：聚合硫酸铁是水处理领域中常用的絮凝剂之一，特别是在饮用水和工业废水处理中，用于去除悬浮颗粒、重金属、有机污染物等。
2. 废水处理：在工业废水处理中，聚合硫酸铁可以有效地处理含有油脂、重金属、有色物质和有机物的废水。
3. 其他应用：除了水处理，聚合硫酸铁还可以用于土壤改良、染料生产等领域。
优点：1. 高效性：与其他传统的絮凝剂相比，聚合硫酸铁具有更快的沉降速度，更小的剂量和更高的去除效率。
2. 环境友好：由于其本身是无机物质，因此不会对环境造成二次污染。
3. 应用广泛：适用于各种不同水质的处理，具有良好的适应性和稳定性。
在使用聚合硫酸铁时，需要根据具体的水质条件（如pH、温度和污染物类型）来调整剂量和使用方法，以达到最佳的处理效果。
给水工程课后关键思考题答案
第十五章混凝思考题1、何谓胶体稳定性？试用胶粒间互相作用势能曲线说明胶体稳定性得原因。
答：胶体稳定性就是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态得特性。
原因P255最后一段。
2、混凝过程中，压缩双电层与吸附-电中与作用有何区别？简要叙述硫酸铝混凝作用机理及其与水得pH值得关系。
答：压缩双电层机理：由胶体粒子得双电层结构可知，反离子得浓度在胶粒表面处最大，并沿着胶粒表面向外得距离呈递减分布,最终与溶液中离子浓度相等。
当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层得厚度减小。
该过程得实质就是加入得反离子与扩散层原有反离子之间得静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。
由于扩散层厚度得减小，电位相应降低，因此胶粒间得相互排斥力也减少。
另一方面，由于扩散层减薄，它们相撞时得距离也减少，因此相互间得吸引力相应变大。
从而其排斥力与吸引力得合力由斥力为主变成以引力为主(排斥势能消失了)，胶粒得以迅速凝聚。
吸附-电中与机理：胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷得部位有强烈得吸附作用，由于这种吸附作用中与了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了ξ电位，使胶体得脱稳与凝聚易于发生。
此时静电引力常就是这些作用得主要方面。
上面提到得三价铝盐或铁盐混凝剂投量过多，凝聚效果反而下降得现象，可以用本机理解释。
因为胶粒吸附了过多得反离子，使原来得电荷变号，排斥力变大，从而发生了再稳现象。
硫酸铝混凝作用机理及其与水得pH值得关系：Ph<3时，压缩扩散双电层作用。
Ph>3时,吸附-电中与作用。
Ph>3时水中便出现聚合离子及多核羟基配合物，这些物质会吸附在胶核表面，分子量越大，吸附作用越强。
3,高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？答：在废水处理中，对高分子絮凝剂投加量及搅拌时间与强度都应严格控制，如投加量过大时，一开始微粒就被若干高分子链包围，而无空白部位去吸附其她得高分子链，结果造成胶粒表面饱与产生再稳现象。
第三章混凝剂的种类
聚合氯化铝做混凝剂时，与无机盐类混凝剂相比， 具有很多优点： 1.形成絮凝体速度快，絮凝体大而密实，沉降性能 好。 2.投加量相对与无机盐类混凝剂低； 3.对原水水质适应性好，无论是低温、低浊、高浊、 高色度、有机污染等原水，均保持较稳定的处理效 果； 4.最佳混凝pH值范围宽，最佳投加量范围宽，一定 范围内过量投加不会造成水的pH值的大幅下降，不 会突然出现混凝效果很差的现象； 5.由于聚合氯化铝的盐基度比无机盐高，因此在配 置和投加过程中药剂对设备的腐蚀程度小，处理后 水的pH值和碱度变化也较小。
3.2.3聚电解质的性质
聚电解质的物理性状是其重要商品特征。高分子 量聚电解质一般为固体，其原因是高分子量聚电解 质很粘，只要浓度高于1％，就不能用泵来输送。 目前高分子量聚电解质有颗粒状，片状和珠状等。 固态高分子高聚电解质使用中的问题是溶解性、溶 解速率(过慢)、液体过粘不易操作，等等。低分子 量的聚电解质一般是液体，浓度不超过50％。液态 聚电解质的主要问题是易水解、菌类生长、及聚合 物分子交联，等等。
3.5 混凝剂选择原则
混凝剂应符合以下要求： ①混凝效果好； ②对人体无危害； ③使用方便； ④货源充足，价格低廉。 ⑤借鉴已有经验。
第三章 混凝剂的种类
混凝剂的品种目前不下二三百种，按其 化学成分可分为无机及有机两大类；按其作 用分可分为凝聚剂、絮凝剂、助凝剂；按其 分子量大小可分为低分子混凝剂、高分子混 凝剂；按其来源分为天然混凝剂、合成混凝 剂。
表 常用的混凝剂
硫酸铝 明矾 聚合氯化铝（PAC） 聚合硫酸铝（PAS） 三氯化铁 硫酸亚铁 硫酸铁（国内生产少） 聚合硫酸铁 聚合氯化铁 阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物
3.1.2 铁盐混凝剂 a 三氯化铁 三氯化铁其优点是易溶解， 形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实，沉降速 度快，处理低温、低浊度水时优于硫酸铝， 使用的pH值范围较宽，投加量比硫酸铝小。 三氯化铁的主要缺点是对金属有腐蚀作用， 处理后水色度比铝盐色度处理水大，最佳 投药量范围宽，不易控制。
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凝聚机理—压缩双电层
各种电解质离子压缩双电层的能力是不同的。在 浓度相等的条件下，电解质离子破坏胶体稳定的 能力随离子价的增高而加大(舒采—哈代规则)。
这种能力大致与离子价数的2～6方成比例。 实验表明，对同一胶体体系，要获得相同的压缩 双电层效果时，用一价离子，浓度需25～ 150mmol／L，用二价离子浓度只要0.5~2mmol／ L，而用三价离子则浓度可小到0.01~0.1mmol／L。
(AgI)m 胶核
Ag+ Ag+ Ag+
NO3-
Ag+ Ag+
胶 粒
胶 团
NO3-
NO3-
NO3-
NO3-
3.3混凝机理
凝聚机理
压缩双电层 吸附——电中和作用 吸附架桥作用 网捕——卷扫作用
絮凝机理
异向絮凝 同向絮凝
凝聚机理—压缩双电层
• 根据DLVO理论，加入电解质对胶体进行脱稳。 • 电解质加入――与反离子同电荷离子――压缩双 电层――电位――稳定性 ――凝聚 电位＝0，等电状态，实际上混凝不
• 以吸附架桥改善已形成的絮体结构：如骨胶、活化硅酸、 聚丙烯酰胺（PAM）及其水解产物 • 以调节原水酸碱度来促进混凝剂水解：调整水的pH，如石 灰、硫酸等 • 以破坏水中有机污染物对胶体颗粒的稳定作用来改善混凝 效果：如投加高锰酸盐、臭氧等 • 以改变混凝剂化学形态促进混凝效果：主要指硫酸亚铁作 为混凝剂时，投加Cl2促使亚铁离子氧化成三价铁
• 胶体的稳定性
为什么带电？
• 胶体的双电层结构
• 胶体之间的相互作用
胶体颗粒表面阴阳离子的排列 双电层的内部离子排列模式
胶体距离x<oa, 凝聚（一次凝聚） x>oa， 稳定（二次凝聚除外）
NO3-
胶 团 示 意 图
NO3-
NO3NO3Ag+ Ag+
NO3Ag+ Ag+ Ag+
NO3-
Ag+
NO3Ag+
凝聚机理—吸附-电中和作用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定义
胶粒表面对异号离子，异号胶粒或链状高分子带 异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸 附作用中和了它的部分或全部电荷，减少了静电 斥力，因而容易与其它颗粒接近而互相吸附。
凝聚机理—吸附-电中和作用
吸附电中和示意图 左图表示高分子物质的带电部位与胶粒表面所带 异号电荷的中和作用 右图则表示小的带正号胶粒被带异号电荷的大胶 粒表面所吸附。
3.1混凝的去除对象
混凝可去除的颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物，是一种 化学方法。范围在：1nm~0.1m（有时认为在1m） 水处理中主要杂质：粘土（50nm-4 m） 细菌（0.2m-80m） 病毒（10nm-300nm） 蛋白质（1nm-50nm）、腐殖酸
胶体
通过某种方法（如投加混凝剂）使水中胶体粒子 脱稳并生成微小聚集体（称为凝聚），然后脱稳 的胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体（称为絮 凝） 。
凝聚机理—网捕作用
环 境 与 市 政 工 程 系 给 水 排 水 工 程 教 研 室
絮凝机理—异向絮凝
定义
胶体颗粒的布朗运动是无规则的，每一个 脱稳的胶体颗粒可能不规则地向各个方向 运动，可能同时受到来自各个方向的颗粒 的碰撞，两个胶体颗粒向不同方向运动而 发生碰撞聚集的情况为异向絮凝。
絮凝机理—同向絮凝
适宜pH：5~11，但腐蚀性强
国外开始增多，国内尚少
淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等
天然 微生物絮凝剂
3.4混凝剂和助凝剂—混凝剂
高分子混凝剂凝聚示意图
3.4混凝剂和助凝剂—助凝剂
凡是不能在某一特定的水处理工艺中单独用作混 凝剂但可以与混凝剂配合使用而提高或改善混凝 效果的化学药剂可称为助凝剂。助凝剂可以参加 混凝，也可不参加混凝。 按投加目的可分为几类：
混凝目的
定义：指胶体颗粒在水中长期保持分散状态的特性。 胶体颗粒结晶中的晶格取代使胶体表面产生电荷。 3.2胶体的性质 动力学稳定性：布朗运动对抗重力。 胶体颗粒表面某些化学基团水中电离使胶体带电。 聚集稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体） 水化膜的阻碍（亲水性胶体） 胶体颗粒表面与水作用溶解并电离使胶体带电。 聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。 胶体颗粒对水中某些离子的吸附使胶体带电。
凝聚机理—吸附架桥作用
如果投加的化学药剂是具有能吸附胶粒的链状高 分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附在同一个异 号胶粒上，胶粒间就能连结，团聚成絮凝体而被 除去，这就是吸附架桥作用。
凝聚机理—网捕作用
定义
向水中投加含金属离子的化学药剂后，由 于金属离子的水解和聚合，会以水中的胶 粒为晶核形成胶体状沉淀物，或者在这种 沉淀物从水中析出的过程中，会吸附和网 捕胶粒而共同沉降下来，这称为网捕作用。
铝系 无机 铁系 硫酸铝 明矾 聚合氯化铝（PAC） 聚合硫酸铝（PAS） 三氯化铁 硫酸亚铁 硫酸铁（国内生产少） 聚合硫酸铁 聚合氯化铁 阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物 人工 合成 有机 阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM） 非离子型：聚丙烯酰胺（PAM）， 聚氧化乙烯（PEO） 两性型： 使用极少 适宜pH：5.5~8
Water Quality Engineering
水质工程学
给水工程 第三章 混凝
环境与市政工程系给水排水工程教研室 天津城市建设学院
第3章 混凝（凝聚和絮凝）
3.1混凝的去除对象 3.2胶体的性质 3.3混凝机理 3.4混凝剂和助凝剂 3.5混凝影响因素 3.6混凝动力学 3.7混凝设施 3.8混凝过程
需要电位＝0，只要使Emax=0即可， 此时的电位称为临界电位
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凝聚机理—压缩双电层
但该理论不能解释
1）混凝剂投加过多，混凝效果反而下降； 2）与胶粒带同样电号的聚合物或高分子混凝 效果好。 • 这些都与胶粒的吸附力有关，绝非只来源 于静电力，还来源于范得华力、氢键及共 价键力（多出现在有聚合离子或高分子物 质存在时）。
相对于异向絮凝而言 在机械搅拌、水力等外力作用下产生的流 体运动推动脱稳的胶体颗粒，使所有胶体 颗粒向某一方向运动。
3.4混凝剂和助凝剂—混凝剂
混凝剂应符合以下要求： 混凝效果好 无毒害作用
货源充足
成本低，使用方便
混凝剂的种类有不少于200-300种，分为无 机与有机两大系列
3.4混凝剂和助凝剂—混凝剂