污水處理絮凝劑介紹

時間：2019-07-12作者：河南正業(yè)水處理材料有限公司瀏覽：519

1 無機鹽類絮凝劑

1.1 無機低分子絮凝劑

無機低分子絮凝劑包括酸鋁、、酸鐵、等，其中酸鋁較早是由美國開發(fā)的，并一直沿用至今的一種重要的無機絮凝劑。常用的鋁鹽有酸鋁AL2(SO4)3·18H2O和明礬AL2(SO4)3·K2SO4·24H2O,另一類是鐵鹽有水合物FeCL3·6H2O.酸亞鐵水合物FeSO4·17H2O和酸鐵。

無機絮凝劑的優(yōu)點是比較經(jīng)濟、用法簡單；但用量大、絮凝效果低，而且存在成本高、腐蝕性強的缺點。

1.2 無機高分子絮凝劑

無機高分子絮凝劑是20世紀(jì)60年代后期才發(fā)展起來的一類新型廢水處理劑。與傳統(tǒng)絮凝劑相比，它能成倍的提高效能，且價格較低，因而有逐步成為主流藥劑的趨勢。目前日本、俄羅斯、西歐及我國生產(chǎn)此類絮凝劑已達到工業(yè)化、規(guī)?；土鞒套詣踊某潭龋由袭a(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，無機聚合類絮凝劑的生產(chǎn)已占絮凝劑總產(chǎn)量的30%～60%[1]。

1.2.1 簡單的無機聚合物絮凝劑

這類無機聚合物絮凝劑主要是鋁鹽和鐵鹽的聚合物。如聚合（PAC）、聚合酸鋁（PAS）、聚合（PFC）以及聚合酸鐵(PFS)等。無機聚合物絮凝劑之所以比其它無機絮凝劑效果好，其根本原因在于它能提供大量的絡(luò)合離子，且能夠強烈吸附膠體微粒，通過吸附、橋架、交聯(lián)作用，從而使膠體凝聚。同時還發(fā)生物理化學(xué)變化，中和膠體微粒及懸浮物表面的電荷，降低了δ電位，使膠體微粒由原來的相斥變?yōu)橄辔?，破壞了膠團穩(wěn)定性，使膠體微粒相互碰撞，從而形成絮狀混凝沉淀，沉淀的表面積可達（200～1000）m2/g,較具吸附能力。

1.2.2 改性的單陽離子聚合絮凝劑

除常用的聚鋁、聚鐵外，還有聚活性硅膠及其改性品，如聚（鐵）、聚磷鋁（鐵）通過引入某些高電荷離子改性以提高電荷的中和能力；如聚酸鋁(PASS)、聚絮凝劑（PSAA）等引入羥基、根等以增加配位的絡(luò)合能力，從而改變絮凝效果。其可能的原因是[2]:某些陽離子或陰離子可以改變聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)分布，或者是兩種以上聚合物之間具有協(xié)同增效作用。對含鋁離子的聚絮凝劑（PSAA）的研究[3]表明PSAA對油田稠油采出水的處理中具有比PACS（含酸根的改性聚合）較強的除油能力，處理煤礦礦井廢水時COD去除率可達98.2%，懸浮固體的去除率可達99.4%。PASS的制備方法簡單、原料來源廣泛、成本底，具有較大的開發(fā)**及廣泛的應(yīng)用前景。而對聚酸鐵（PFSS）絮凝劑[4]的研究發(fā)現(xiàn)高度聚合的與金屬離子一起可產(chǎn)生良好的混凝效果，因而有可能在廢水處理中部分取代**合成高分子絮凝劑，以消除毒性，而且可以根據(jù)不同的處理對象通過改變Fe/SiO2摩爾比調(diào)整PFSS的配方來**良好的絮凝效果。

1.2.3 多陽離子無機聚合絮凝劑

聚鋁鐵復(fù)合絮凝劑是含有聚鋁、聚鐵及氯根和酸根多核配位的復(fù)合性無機高分子絮凝劑，因兼有聚鋁和聚鐵的優(yōu)良性能而日益受人關(guān)注。

聚合酸鋁(PAFCS)是其中之一，其有效鐵鋁含量（AL2O3+Fe2O3）大于22%，產(chǎn)品吸濕性強。研究表明：在聚合的(PAC)的有效鋁含量大于PAFCS有效鋁鐵含量的情況下，PAFCS在污水處理中有著比明礬較好的結(jié)果；在含油廢水中及印染廢水中PAFCS比PAC的效果均優(yōu)，且脫色能力也強。絮凝物比重大、絮凝速度快、易過濾、出水率高，其原料均來源于工業(yè)廢渣，成本較低，適合廢水處理。

聚合聚鐵硅絮凝劑也是其中之一，宋志偉[6]等人曾經(jīng)采用其處理生活污水，其處理效果及COD去除率均**聚合鐵，除濁率達99%以上，脫色率65%～70%，COD去除率達70%，同時可除去生活污水中的大部分氨氮和全部磷。

鋁鐵共聚復(fù)合絮凝劑也屬于這類產(chǎn)品，它的生產(chǎn)原料和均是廉價的傳統(tǒng)的無機絮凝劑，來源廣、生產(chǎn)工藝簡單，有利于開發(fā)利用。鋁鹽和鐵鹽的共聚物不同于兩種鹽的混合物，它是一種較有效地綜合了PAC和FeCL3的優(yōu)點，增強了去濁效果的絮凝劑。其中鋁鐵共聚復(fù)合絮凝劑中鐵的含量及形態(tài)分布對絮凝性能的影響[7]有待于進一步研究，共聚物的pH值由PAC和FeCL3溶液的水解能力決定，對應(yīng)溶液的pH值在其兩種母液之間，視其中鋁鹽或鐵鹽含量的多少而定。

1.2.4 硼泥復(fù)合型絮凝劑

硼泥復(fù)合型絮凝劑是一種含有水溶性的、鐵、鋁等無機酸鹽高分子的絮凝劑。硼泥的主要成分為含、鋁、鐵、硅、硼、鈣的混合物，不含有對人體有毒的化學(xué)成分，可以作為廢水處理劑的原料加以利用。以硼泥和酸洗廢液為原料，既可減少廢渣、廢液的排放，又可利用廢渣、廢液達到變廢為利的目的。硼泥復(fù)合絮凝劑的混凝機理是壓縮雙電層、吸附電中和、吸附和橋架、沉淀網(wǎng)捕等作用。它綜合了、鋁、鐵、活性團體組分等有效成分，從而在混凝過程中發(fā)揮了它們的協(xié)同作用，在不同的pH值范圍內(nèi)均能發(fā)生有效的混凝作用。據(jù)資料介紹[8]：現(xiàn)已投入批量生產(chǎn)的YJ-1807#復(fù)合型廢水處理劑，就是以硼泥和酸洗廢液為原料合成的絮凝劑，該絮凝劑具有破乳絮凝、去除懸浮物、脫色、去除COD、去除多種毒物等功能。

2 **類絮凝劑

**高分子絮凝劑同無機高分子絮凝劑相比，具有用量少、絮凝速度快、受共存鹽類pH值及溫度影響小，生成污泥量少，并且容易處理等特點，因而有著廣闊的應(yīng)用前景。目前使用的**高分子絮凝劑主要有**改性的高分子絮凝劑和合成的高分子絮凝劑兩類。

2.1 ****高分子絮凝劑

**高分子絮凝劑的使用量遠(yuǎn)小于合成**高分子絮凝劑，原因是其電荷密度小、分子量低、易于發(fā)生生物降解而失去絮凝活性。20世紀(jì)70年代以來，許多國家開始重視化學(xué)改性**高分子絮凝劑的研制，這類**高分子化合物含有多種活性基團，如羥基、羥基等，表現(xiàn)出了較活潑的化學(xué)性質(zhì)。通過羥基的酯化、醚化、氧化、交聯(lián)、接枝共聚等化學(xué)改性，其活性基團大大增加。聚合物成枝化結(jié)構(gòu)，分散了絮凝基團，對懸浮體系中顆粒物有較強的捕捉與促進作用，為了提高這類物質(zhì)的絮凝效果，人們對其進行了大量的改性研究，經(jīng)改性后的**高分子絮凝劑與合成**高分子絮凝劑相比，其具有選擇性大，無毒、廉價等優(yōu)點。這類絮凝劑按其原料來源不同，大體可分為淀粉衍生物、纖維素衍生物、甲殼素衍生物、植物膠改性產(chǎn)物、多糖類蛋白質(zhì)改性產(chǎn)物等。

2.1.1 淀粉衍生物

在眾多**改性高分子絮凝劑中，淀粉改性絮凝劑的研究開發(fā)尤為引人注目，因為淀粉來源廣泛、價格低廉、且產(chǎn)物完全可以生物降解，在自然界中形成良好循環(huán)。淀粉是由許多脫水葡萄糖單元經(jīng)糖苷健連接而成的物質(zhì)，每個脫水葡萄糖單元的2、3、6三個位置上各有一個醇羥基，因此淀粉分子中存在著大量可以反應(yīng)的基團。淀粉衍生物是通過其分子中葡萄糖單元上羥基與某些化學(xué)試劑在一定條件下反應(yīng)而制得的。

值得注意的是近年來各類淀粉與酰胺、酸、酸脂、腈等的枝接共聚反應(yīng)的研究和產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用已經(jīng)廣泛開展。它與聚酰胺相比具有穩(wěn)定性強、適應(yīng)范圍廣、絮凝能力強等特點。

2.1.2 木質(zhì)素衍生物

木質(zhì)素是存在于植物纖維素中的一種芳香族高分子化合物，是造紙漿過程中的一個主要成分。由于含有大量木質(zhì)素造紙廢液的大量排放，不僅嚴(yán)重污染了環(huán)境，而且造成了物質(zhì)資源的較大浪費，因此，以木質(zhì)素為基礎(chǔ)原料制備包括處理劑在內(nèi)的各種化工產(chǎn)品的研究日益引起人們的重視。

Rachor和Dilling分別于70年代中后期以木質(zhì)素為原料合成了季胺型陽離子表面活性劑，用其處理染料廢水獲得了良好的絮凝效果。我國吳冰艷等[10]人合成的木質(zhì)素季胺鹽絮凝劑，具有良好的絮凝能力，處理高濃度、高色度的酸污染廢水時具有良好的脫色效果。也有人利用造紙蒸廢液中的木質(zhì)素合成了木質(zhì)素陽離子表面活性劑，用其處理陽離子染料、直接染料及酸性染料廢水，實驗表明：這種藥劑具有良好的絮凝性能，對多種染料的脫色率均**過90%。木質(zhì)素改性產(chǎn)品還可以作為含蛋白質(zhì)廢水的絮凝劑，因為它的無毒性，回收的蛋白質(zhì)可作飼料。

2.1.3 甲殼素衍生物

甲殼素是自然界中含量僅次于纖維素的*二大****高分子化合物，是甲殼類動物（蝦、蟹）、昆蟲外骨骼的主要成分。甲殼素的研究在許多國家十分活躍，并**了進展。

對甲殼素素進行適當(dāng)?shù)姆肿痈脑欤撊ヒ阴；玫綒ぞ厶?，是一種性能良好的絮凝劑。由于這類物質(zhì)分子中均含有酰胺基、氨基及羥基，因此具有絮凝吸附等功能。近年來甲殼素在廢水處理方面的應(yīng)用研究已**了重大進展，很多成果已進入了實用階段或已實現(xiàn)商品化。日本每年用于水處理的甲殼素約500噸。

2.2 合成高分子絮凝劑

在合成高分子絮凝劑中，聚酰胺（PAM）的應(yīng)用較為廣泛。聚酰胺有非離子型、陽離子型和陰離子型三種，它們的相對分子量均在150萬到800萬之間。聚酰胺對懸浮于水質(zhì)中的粒子產(chǎn)生吸附，使離子間產(chǎn)生交聯(lián)，從而使其絮凝沉降。聚酰胺對廢水處理有顯著的效果，廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水的處理，是一種重要的和使用較多的高分子絮凝劑。但由于這類絮凝劑存在一定量的殘余單體酰胺，不可避免地帶來毒性，因而使其應(yīng)用受到了限制。

當(dāng)前，對聚酰胺的改性研究也是一個重要的研究方向。聚酰胺中的酰胺基團是氮或胺的?；苌?。由于酰胺基團中氮原子的未共用電子對與羥基雙鍵中的Л電子形成共軛體系，使氮原子的電子層密度降低，與之相連的原子也變得活潑，較易質(zhì)子化。因此，在一定條件下通過曼尼期反應(yīng)，在聚酰胺上引如胺類分子，生成季胺型陽離子。聚酰胺陽離子絮凝劑與絮凝體不僅有橋連作用，而且還有包絡(luò)作用。發(fā)生橋連和包絡(luò)的高分子還能*相互作用形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有助于沉降分離[11]。

聚二二化銨(PDADMA)及二二化銨-酰胺共聚物（PDADMA-AM）屬陽離子型高分子化合物，具有正電荷、密度高、水溶性好、相對分子質(zhì)量易于控制、高效、低毒、造價低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于石油開采、造紙、廢水處理、醫(yī)藥、紡織及食品工業(yè)等。應(yīng)用于廢水處理時，能獲得比目前較常用的無機高分子絮凝劑和**高分子絮凝劑PAM較好的處理效果。它既可單獨使用，也可與無機絮凝劑并用。

合成高分子絮凝劑在國內(nèi)外得到了廣泛的研究與應(yīng)用，但存在有毒性、難生物降解、價格較高等缺點，在環(huán)保日益重視的今天，其并不為人們所重視。

2.3 水溶性兩性高分子絮凝劑

水溶性兩性高分子是指在高分子鏈節(jié)上同時含有正、負(fù)兩種電荷基團的水溶性高分子，與僅含有一種電荷的水溶性陰離子或陽離子聚合物相比，它的性能較為*特。作為絮凝劑不僅可除去廢水中的懸浮物和膠體，而且可除去一般絮凝劑所不能及的范圍——廢水中的溶解物（如有色物質(zhì)及表面活性劑等）。將兩性高分子絮凝劑用于污泥脫水的實踐表明：經(jīng)過兩性高分子絮凝劑處理的污泥，沉降性能良好、泥餅含水量少。又由于兩性高分子內(nèi)陰、陽基團能與金屬離子發(fā)生螯合作用，在等電點時又可將其釋放出來，因此可利用這一性質(zhì)將金屬離子分離回收。兩性高分子又可反復(fù)使用，這在重金屬污染的治理中將起到積極作用[13]。因此，水溶性兩性高分子絮凝劑在廢水處理方面具有較廣泛的應(yīng)用前景。國內(nèi)雖然對兩性高分子絮凝劑的產(chǎn)品有報道，但**于實驗室合成和對性能的初步研究，并沒有成熟的、性能良好的產(chǎn)品供應(yīng)市場。

3 微生物絮凝劑

微生物絮凝劑是80年代后期研究開發(fā)的第三類絮凝劑，是一類由微生物產(chǎn)生的具有絮凝劑活性的代謝產(chǎn)物，主要有糖蛋白、多糖、蛋白質(zhì)、纖維素和DNA以及有絮凝劑活性的菌體等。該絮凝劑是利用生物技術(shù)，通過微生物發(fā)酵、抽取、精制而得到的一種新型、高效、廉價的水處理劑，是一種無毒的生物高分子化合物。國外關(guān)于微生物絮凝劑的報道主要有AJ7002微生物絮凝劑、PF101絮凝劑和NOC—1絮凝劑等。相對經(jīng)典的膠體系絮凝劑機理而言，生物系絮凝劑絮凝機理還不是很清楚，比較有代表性的絮凝機理包括胞外聚合物橋架學(xué)說、電性中和學(xué)說、體外纖維素纖絲學(xué)說，莢膜學(xué)說、疏水學(xué)說等。目**般以為，生物高分子絮凝劑主要通過橋架作用和電中和作用，使顆粒和細(xì)胞聚合，其它的絮凝作用機理如網(wǎng)撲作用，粒質(zhì)說等可解釋部分絮凝現(xiàn)象。實際上，絮凝是一個復(fù)雜的過程，由于絮凝劑的種類和濃度、分子構(gòu)型、分子量大小、膠體表面性質(zhì)、pH等因素均能影響其絮凝性能。微生物絮凝劑具有絮凝范圍廣、絮凝活性高、安全、無害、無污染、脫色效果*特等特點，加上絮凝劑產(chǎn)生菌的種類多、生長快、易于實現(xiàn)工業(yè)化，微生物絮凝劑的研究正成為當(dāng)今世界絮凝劑方面研究的重要課題。

4 絮凝劑的發(fā)展趨勢

目前來看，絮凝劑的研究主要集中在高分子絮凝劑方面，但伴隨著微生物絮凝劑的深入研究，微生物絮凝劑取代部分傳統(tǒng)的無機高分子絮凝劑和合成**高分子絮凝劑將成為一種趨勢。國外對于微生物絮凝劑的研究已很廣泛，而國內(nèi)的研究則還處于菌種的篩選階段，主要是存在成本較高、處理功能單一、活性保存有困難、難以產(chǎn)業(yè)化等缺點，因此今后努力的方向應(yīng)該是：

①對絮凝機理、動力學(xué)、絮凝劑的理化性質(zhì)等的研究。

②尋找廉**效的碳源、氮源，制備價格低廉的高效培養(yǎng)基；優(yōu)化生產(chǎn)條件，降低生產(chǎn)成本，探索研制新技術(shù)、新工藝，選育高效菌種。

③拓展絮凝劑的應(yīng)用范圍，利用基因工程技術(shù)，將污染物降解質(zhì)粒引入到微生物菌種中，使絮凝、沉降、降解系于一體。

④研制微生物絮凝劑和其它絮凝劑的復(fù)合品，做到優(yōu)勢互補，增強效能。

⑤利用高濃度含氮**廢水及廉價原料進行微生物絮凝劑制備的工藝研究。


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