水處理中絮凝劑的研究與應用進展

邵琛惠

【摘要】本文首先介紹了絮凝劑種類，分析了水處理中絮凝劑的應用現(xiàn)狀。在探討不同因素對絮凝劑絮凝效果的影響規(guī)律總結(jié)的基礎上，研究了絮凝劑的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】水處理；絮凝劑；研究；應用進展

一、前言

作為水處理中的一項重要物質(zhì)，絮凝劑的應用在近期得到了廣泛的推廣。該項課題的研究，將會更好地提升絮凝劑的實際使用水平，從而有效優(yōu)化水處理絮凝劑的最終效果。本文從介紹絮凝劑的種類著手本課題的研究。

二、絮凝劑種類

1.無機絮凝劑

（一）無機低分子絮凝劑

分為鋁鹽系和鐵鹽系。常用鋁鹽有Al2（SO4）3和明礬；常用鐵鹽有FeCl3水合物、FeSO4水合物和Al2（SO4）3。該絮凝劑價格低、資源充足，但用量大，殘渣多，效果差，已基本上完成了低分子向高分子轉(zhuǎn)變。

（二）無機高分子絮凝劑

無機高分子絮凝劑主要有聚鋁和聚鐵。劉勝兵[]通過實驗證明聚合鋁鐵絮凝劑的絮凝效果比傳統(tǒng)無機鹽絮凝劑高2～3倍。無機高分子聚鐵投入處理水中后，即可直接吸附在顆粒表面，發(fā)揮很強的電中和及架橋粘結(jié)作用。無機高分子的絮凝機理類似于有機高分子，但分子量和尺度遠低于有機高分子，主要借助微米級小顆粒相互聚集成鏈狀物進行電中和及架橋作用，同時本身又逐步轉(zhuǎn)化為凝膠沉淀物形態(tài)，它的絮凝作用介于傳統(tǒng)絮凝劑和有機絮凝劑之間。

2.有機高分子絮凝劑

（一）陽離子有機高分子絮凝劑

這是目前有機高分子絮凝劑發(fā)展的主要方向，適合用來除去廢水中的有機物。通過控制合成條件，可以改變陽離子高分子絮凝劑的分子量和電荷密度，以適應各種實際需求。陽離子絮凝劑不僅通過電中和、架橋使微粒脫穩(wěn)絮凝，還能與帶負電的溶解物反應生成不溶物，對有機物和無機物都有很好的凈化作用。

（二）陰離子有機高分子絮凝劑

這是一種易受PH和鹽影響的絮凝劑。因為在酸性介質(zhì)中羥基解離受限，對某些礦物質(zhì)的吸附較弱。另外，由于分子結(jié)構(gòu)中存在帶負電荷的強親水基團，它對表面帶負電荷的膠體微粒只有選擇絮凝作用，若懸浮物表面負電荷增加，絮凝效果變差甚至不絮凝。

3.天然高分子絮凝劑

（一）淀粉衍生物絮凝劑

淀粉分子帶有很多羥基，通過羥基的化學改性，聚合物呈枝化結(jié)構(gòu)，分散了絮凝基團，因而對懸浮體系中顆粒物有更強的捕捉與促沉作用。

（二）木質(zhì)素衍生物絮凝劑

木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)復雜，通過化學改性，可得到性能良好的絮凝劑。代軍等用木質(zhì)素合成木素季胺鹽絮凝劑，并用于生活污水處理，沉降速度快，除濁效果好。

三、水處理中絮凝劑的應用現(xiàn)狀

根據(jù)相對分子質(zhì)量的高低，可分為無機低分子絮凝劑和無機高分子絮凝劑。無機低分子絮凝劑主要包括硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵等。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。和無機低分子絮凝劑相比，無機高分子絮凝劑（IPF）因具有沉降速度快、用量少、效果好、使用范圍廣等優(yōu)點，成為一類新型的水處理藥劑，它的生產(chǎn)和應用正在全世界迅速發(fā)展。由于這類化合物與歷來的水處理藥劑相比在很多方面都具有特色，因而被稱為第二代無機絮凝劑。它比傳統(tǒng)的絮凝劑效能優(yōu)異，而比有機高分子絮凝劑價格低廉，現(xiàn)在已成功地應用在給水、工業(yè)廢水以及城市污水的各種流程，逐漸成為主流絮凝劑。根據(jù)所帶電荷的性質(zhì)，無機高分子絮凝劑可分為陽離子型和陰離子型兩大類。但在形態(tài)、聚合度及相應的凝聚絮凝效果方面，無機高分子絮凝劑仍不如有機高分子。它的分子量和粒度大小以及絮凝架橋能力仍比有機絮凝劑差很多，而且還存在對水解反應的不穩(wěn)定性問題。

四、不同因素對絮凝劑絮凝效果的影響規(guī)律總結(jié)

1.污水含聚量對絮凝劑絮凝效果的影響

含油污水的聚合物含量是影響絮凝處理效果的最主要因素，所以有必要考察聚合物含量對處理效果的影響規(guī)律，以指導以后的試驗工作。水樣中聚合物的含量對絮凝效果有著顯著的影響，而且不同絮凝劑的影響規(guī)律也有很大差異。一般情況下，聚合物含量越低，處理效果越好；當聚合物含量達到300-350mg/L時，絮凝劑WL-1處理結(jié)果變化較小，這表明再增加用量無助于提高絮凝效果，這主要因為聚合物含量過高，造成水質(zhì)更加穩(wěn)定，Z電位升高的緣故；而HY-1和FX-99對于聚合物含量在300-350mg/L時的處理難度最大。

可以說，污水中聚合物含量、懸浮物含量以及pH值對絮凝處理效果有影響。水樣中含聚量是影響處理結(jié)果的主要影響因素，含聚量低的水樣易于處理，含聚量越高，電位越高，越難處理；當污水中懸浮物濃度50-150mg/L范圍時，懸浮物含量的增加有助于提高絮凝效果；當污水中懸浮物含量高于150mg/L時，懸浮物含量再提高，絮凝處理效果又逐漸降低；水樣的pH值大小對有機高分子絮凝劑的影響較小，對于無機高分子以及復配型絮凝劑的影響較大。

2.絮凝條件對絮凝效果的影響

當向水樣中投加絮凝劑進行處理時，攪拌速度、溫度、混凝時間等絮凝條件對處理結(jié)果的影響非常大，因此有必要對絮凝條件進行綜合考察，以確定最佳的絮凝條件。在采用絮凝劑進行絮凝沉降時，絮凝條件對處理結(jié)果有著顯著的影響。絮凝劑投加量以及水力條件有一定的影響。水樣的pH值對絮凝的影響最大，所以有必要考察不同絮凝劑發(fā)揮作用的最佳pH值條件。

3.膠體顆粒表面電荷的影響

由“橋聯(lián)作用”理論“電荷中和”理論可知，絮凝劑大分了借助離了鍵、氫鍵和范德華力同時吸附多個膠體顆粒，在顆粒問產(chǎn)生“架橋”現(xiàn)象，形成一種二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而沉淀下來。故膠體顆粒表面電荷對絮凝有重要影響，相反電荷的聚合電解質(zhì)能減少顆粒表面電荷密度，以至顆粒可以彼此充分緊密接近，使吸引力變得有效。

五、絮凝劑的發(fā)展方向

無機絮凝劑雖然價格便宜，但是投放量大，效率低，生成污泥量大，而且對生態(tài)環(huán)境和人類健康產(chǎn)生不好的影響。與無機絮凝劑相比，有機高分子絮凝劑用量少，絮凝速度快，受共存鹽類、介質(zhì)、pH值及環(huán)境溫度的影響小，生成污泥量也少。而且有機高分子絮凝劑分子可帶—COO、—NH—、—SO3、—OH等親電基團，可具有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)，利于污染物進入絮體，脫色性好。一般有機絮凝劑的色度去除較無機絮凝劑高20%左右。由于有些有機高分子絮凝劑有致癌、致崎、致突變的危害，因而在使用范圍上受到限制。微生物絮凝劑無毒無害，易生物降解，不存在二次污染，有很廣闊的使用前景。但是，我國微生物絮凝劑研究起步較晚，層次比較低，亟待廣大環(huán)境工作者和生物工作者加大投入力度進行研究，為微生物絮凝劑的發(fā)展奠定理論和物質(zhì)基礎。復合型絮凝劑在傳統(tǒng)絮凝劑的基礎上做了改進，在水處理的處理效果上有所提高，由于使用復合型絮凝劑能夠減少絮凝劑產(chǎn)生的固體物質(zhì)，而且避免了二次投加，方便操作，因此也成為研究的熱點。因此，絮凝劑從無機到有機，從低分子到高分子，從單一型到復合型，開發(fā)研制出無毒無害、高效、易降解無二次污染的絮凝劑始終是環(huán)保工作者努力的方向。

六、結(jié)束語

通過對水處理中絮凝劑的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，絮凝劑的多項優(yōu)勢決定了其在水處理中的地位，有關(guān)人員應該從水處理的客觀實際需求出發(fā)，充分利用既有有利條件，研究制定最為符合實際的絮凝劑應用方案。

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