有機高分子絮凝劑的研究及應用

李 凱

（蘭州資源環境職業技術學院 甘肅蘭州 730021）

近年來我國科學技術的不斷進步也催生出多種水處理方法，包括：物理吸附法、絮凝沉淀法、離子交換法、電滲析法等等。在多種水處理方法中，沉淀法可以有效改善廢水的渾色度、濁度，并可理想地去除部分重金屬離子和多種有機高分子物質，從而達到改善污泥的脫水性能的目的。絮凝劑作為沉淀法中的重要因素直接影響最終的污水處理結果。高分子絮凝劑擁有良好的絮凝性能并兼具操作簡便的優點，目前主要應用于廢水處理的預處理過程和深度處理過程。常用的絮凝劑主要分為兩種類型：無機和有機高分子絮凝劑。有機高分子絮凝劑具有絮凝速度快、用量少等優點而被廣泛推廣，吸引了越來越多的關注。本文主要從人工有機高分子絮凝劑、天然有機高分子絮凝劑的合成以及有機高分子絮凝劑在廢水處理中的應用進行探討。

1 人工有機高分子絮凝劑的合成

1.1 水溶液聚合

水溶液聚合是目前為止應用最廣泛的一種合成有機高分子絮凝劑的方法，這種合成方法屬于均相體系，方法中應用的單體以及引發劑都可以溶于水溶劑當中。陳密峰等運用了水溶液自由基的聚合反應合成了一種兩性絮凝劑，能夠有效改善洗煤水、污泥的脫水性能；趙娜娜等人則運用水溶液聚合法成功合成一種疏水締合陽離子有機高分子絮凝劑，可大力提高絮凝劑凈化含油廢水的處理能力；還有人合成了一種改性陽離子絮凝劑，如果將這種絮凝劑與五其他種無機絮凝劑混合使用來處理污水，在最理想的條件下SS、COD去除率可分別高達98.0%和96.3%。

1.2 反相乳液、反相懸浮聚合

將水溶性單體拆散成W/O乳液所采取的聚合方法便是反相乳液聚合合成法。王瑋等采用這種聚合法成功研制出陽離子聚丙烯酰胺，無機絮凝劑明礬與這種物質復配使用時可有效提高絮凝的效果；顧學芳等采用反相乳液聚合研制出了PDA，采用PDA處理廢水可將降低廢水的濁度至2NTU以下；Gemma等采用這種聚合法在反應器中合成一種陽離子有機高分子絮凝劑，并得出一個結論：兩個串聯使用的反應器合成的有機高分子絮凝劑處理效果要比單個反應器合成的有機高分子絮凝劑絮凝好。

反相懸浮聚合合成法與反相乳液聚合合成法差別不大，主要是分散粒子的粒徑不同。我國目前采用反相懸浮聚合合成法合成有機高分子絮凝劑的應用不多。類似的DMDAAC／AM絮凝劑、陰離子淀粉接枝改性共聚物等物質都是通過此類方法研制的。

除了以上常見的幾種聚合法之外，人工合成有機高分子絮凝劑還包括堿性水解法、微波聚合法等。

2 天然有機高分子絮凝劑

2.1 淀粉衍生物

淀粉分子中包括兩種結構，即直鏈與支鏈。一般來說，支鏈淀粉所占比例較大，不過支鏈淀粉的絮凝性能較差，因此，天然的淀粉得到的絮凝效果不夠好，一般利用淀粉分子的改性反應得到的絮凝效果較理想。如果醚化淀粉或其衍生物，就能夠得到一種天然高分子絮凝劑，能夠較好地絮凝帶有負電荷的顆粒。實驗證明，陽離子淀粉具有良好的脫色性能和脫水效果。具有特殊的網狀結構的交聯淀粉處理含重金屬離子的廢水能力較強，對含有廢水中銅、汞、鉛等重金屬離子的廢水來說絮凝效果較強。另外，還可將淀粉與其他單體共聚生成淀粉接枝共聚物，也具有良好的去除重金屬離子的處理效果，并且具有用量少、成本低等優勢。

2.2 殼聚糖類

在廣袤的自然界之中，甲殼素屬于第二大類天然的高分子化合物，而殼聚糖作為甲殼素脫乙酰化的一種產物，同時也是一種陽離子型絮凝劑，可通過各種化學反應進行改性，以便賦予殼聚糖所需的不同特性。由此看來，此類絮凝劑具有相當大的發展潛力和應用前景。

2.3 木質素類

木質素的分子結構比較多樣化，方便制成擁有特殊功能的廢水處理劑，其應用也比較廣泛。木質素與其他物質聚合可生成一種兩性木質素絮凝劑，在不同的物理、化學條件下經過醚化、聚合還可制得多種絮凝劑，用來高效處理造紙廢水等。

2． 4 植物膠類

可以從植物或者植物的種子中提取出所需的植物膠。半乳甘露聚糖是植物膠中的主要成分，是一種多糖類的天然高分子化合物。半乳糖一甘露糖結構交聯性和水溶性較好，低濃度下配置的水溶液穩定性較好、粘度高。在80年代后，植物膠作為一種絮凝劑在我國的廢水處理中得到廣泛應用。

3 結語

隨著中國在國際中影響的深入，以及國外技術的引入都極大地轉變了人們傳統的思想觀念。我國水資源短缺現象愈演愈烈以及國家對環保法規的不斷強化都給有機高分子絮凝劑的應用提供了大好機遇，這必將推動我國的有機高分子絮凝劑產業穩定、快速、長遠發展。

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