凝集と逆凝集

凝集
化学分野において、凝集とは、懸濁液からコロイド粒子が凝集体または薄片状の沈殿物として自然に、あるいは清澄剤の添加によって析出するプロセスを指します。このプロセスは、コロイドが凝集する前は液体中に安定な分散液として懸濁しているだけで、実際には溶液中に溶解していないという点で、沈殿とは異なります。
凝集とフロック形成は水処理において重要なプロセスです。凝集作用は、凝集剤とコロイドの化学反応によって粒子を不安定化させて凝集させ、不安定な粒子を凝集させてフロック状に沈殿させることです。

用語の定義
IUPAC によると、凝集とは「分散液の粒子が接触して接着し、より大きなサイズのクラスターを形成するプロセス」です。
基本的に、凝集とは、凝集剤を添加して安定した荷電粒子を不安定化するプロセスです。同時に、凝集を促進し、粒子の沈降に寄与する混合技術でもあります。一般的な凝集剤はAl2(SO4)3・14H2Oです。

応用分野

水処理技術
凝集沈殿法は、飲料水の浄化、下水、雨水、産業廃水の処理に広く利用されています。代表的な処理プロセスには、格子、凝集、凝集沈殿、沈殿、粒子ろ過、消毒などがあります。
表面化学
コロイド化学において、凝集とは微粒子が凝集するプロセスです。凝集したフロックは、液体の表面（乳白色）に浮上したり、液体の底に沈降（沈殿）したり、あるいは容易に濾過されて液体から除去されることがあります。土壌コロイドの凝集挙動は淡水の水質と密接に関連しています。土壌コロイドの高い分散性は、周囲の水を直接的に濁らせるだけでなく、河川、湖沼、さらには潜水艦の船体における栄養塩の吸収によって富栄養化を引き起こします。

物理化学
エマルジョンにおいて、凝集とは、個々の液滴が特性を失わないように、分散した液滴が凝集することを指します。したがって、凝集はエマルジョンの更なる熟成につながる初期段階（液滴の合一と最終的な相分離）です。凝集剤は鉱物の選鉱に使用されますが、食品や医薬品の物理的特性の設計にも使用できます。

脱凝集

逆凝集は凝集の正反対で、ゲル化と呼ばれることもあります。ケイ酸ナトリウム（Na2SiO3）が代表的な例です。コロイド粒子は、溶液のイオン強度が低く、一価金属カチオンが優勢な場合を除き、通常、高pH範囲で分散します。コロイドが凝集体を形成するのを防ぐ添加剤は、抗凝集剤と呼ばれます。静電バリアを介した逆凝集の場合、逆凝集剤の効果はゼータ電位によって測定できます。Encyclopedia Dictionary of Polymersによると、抗凝集とは「液体中の固体の状態または分散状態であり、各固体粒子は独立しており、隣接する粒子と結合していません（乳化剤によく似ています）。非凝集懸濁液の降伏値はゼロまたは非常に低いです。」
逆凝集は、汚泥の沈殿問題や処理水質の悪化につながることが多いため、下水処理場では問題となることがあります。