基于聚電解質(zhì)在含油污水處理中的應(yīng)用

孫周平 王飛 徐峰

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)及工業(yè)水平的不斷發(fā)展，我國(guó)的石油化工產(chǎn)品也在大量生產(chǎn)，但是在發(fā)展的過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生大量的含油污水。由于含油污水的成分較為復(fù)雜，一般包括石油和焦油，同時(shí)還有一些泥沙細(xì)菌等不溶性大顆粒，工業(yè)上處理含油污水的方式主要有鹽析法、聚凝劑除油法、電絮凝劑除油法等，而現(xiàn)階段主要使用有機(jī)聚電解質(zhì)和無(wú)機(jī)聚電解質(zhì)對(duì)含油污水進(jìn)行沉降處理，在研究中我們發(fā)現(xiàn)有機(jī)聚電解質(zhì)產(chǎn)生沉淀較大，分離效果較好且不會(huì)影響水體酸堿性和溫度，但是花費(fèi)較高，而無(wú)機(jī)聚電解質(zhì)較為便宜但是除污效果較差，將有機(jī)聚電解質(zhì)和無(wú)機(jī)聚電解質(zhì)結(jié)合起來(lái)使用效果更為明顯。

關(guān)鍵詞：聚電解質(zhì)；含油污水；處理；應(yīng)用

含油污水是指在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，產(chǎn)生的含油油類(lèi)物質(zhì)的廢水，一般包括天然石油、石油產(chǎn)品等。含油污水來(lái)源廣泛，除了石油冶煉之外，其他很多途徑都會(huì)產(chǎn)生含油污水，這就意味著，如果不能正確處理含油污水，則會(huì)對(duì)整個(gè)生態(tài)環(huán)境造成無(wú)法比擬的影響。這就要求企業(yè)在發(fā)展工業(yè)的同時(shí)不能忘記正確處理工業(yè)廢料，我國(guó)現(xiàn)在實(shí)行“誰(shuí)污染，誰(shuí)治理。誰(shuí)開(kāi)發(fā)，誰(shuí)保護(hù)。”的政策，要求工業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)垃圾必須及時(shí)清理，部分企業(yè)逐漸開(kāi)始尋找解決含油污水的方法，含油污水的主要處理方法有鹽析法、聚凝劑除油法、電絮凝劑除油法、粗粒化除油法、吸附法、膜分離法等，本文主要探究不同的聚電解質(zhì)在含油污水處理中的應(yīng)用，希望可以給同行一些建議。

1.含油污水的組成及其危害

由于含油污水的來(lái)源較為復(fù)雜，所以其組成也較為復(fù)雜，一般來(lái)講，含油污水主要來(lái)源于石油的開(kāi)采和精煉以及石化工藝。在石油開(kāi)采的過(guò)程中，需要對(duì)原油進(jìn)行油水分離，不可避免產(chǎn)生污水，另外對(duì)鉆井等設(shè)備進(jìn)行水沖洗等也會(huì)產(chǎn)生含油污水。除了石油開(kāi)采和加工排出大量污水外，其他輕工業(yè)、鐵路和運(yùn)輸、食品加工甚至生活用水中也會(huì)產(chǎn)生大量的含油污水。不同來(lái)源的污水其組成成分以及油濃度差別很大，例如石油的精煉過(guò)程中產(chǎn)生的廢水含油量約為150-1000 mg/L，而加油站廢水中的焦油含量可以達(dá)到2000-3000 mg/L。含油污水中的污染物在水中的分散狀態(tài)也不盡相同，一般而言可以分為三種：（1）分散在廢水中的顆粒大于100μm的固體及油粒，這部分污染物含有大量泥沙及一些金屬腐蝕后殘留的固體（Fe2O3，CaO，CaSO4，AgCl等）、細(xì)菌及其分泌物以及原有中的瀝青等物質(zhì)，這類(lèi)污染物由于粒徑較大易于進(jìn)行分離，在含油污水中約有60%-80%；（2）10-100μm的乳化油容易分散在廢水中，不易于廢水分離；（3）廢水中還含油大量的可溶物質(zhì)，包括溶解在水中的油脂以及各種金屬無(wú)機(jī)離子（Mg2+，Na+，Ca2+，HCO3-，SO42-等）這類(lèi)物質(zhì)污染性較大，具有強(qiáng)烈的腐蝕性，不僅會(huì)腐蝕管道，而且大量的H2S和磷酸鹽可以為細(xì)菌提供必要的元素，促使細(xì)菌滋生，造成水華。含油廢水可以浸入土壤的孔隙中形成油膜，造成堵塞效應(yīng)，使空氣和水分不能滲透到土壤中，不利于作物的生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致作物死亡；而排入水體后也容易在水面形成油膜，使得氧氣無(wú)法進(jìn)入水體，造成水生生物嚴(yán)重缺氧死亡，所以其造成的環(huán)境問(wèn)題是非常嚴(yán)重的。

2.聚電解質(zhì)在含有污水處理中的應(yīng)用

對(duì)于含油廢水中的粒徑大于100μm的雜質(zhì)可以通過(guò)過(guò)濾、浮選等方法出去，但是10-100μm的乳化油以及溶解在水中的油脂和離子往往難以出去，所以近年來(lái)聚電解質(zhì)逐漸應(yīng)用在廢水的處理上，且取得了一定的成功，成為含油污水處理劑的主流并且陸續(xù)出現(xiàn)了無(wú)機(jī)聚電解質(zhì)，有機(jī)聚電解質(zhì)等。

2.1.無(wú)機(jī)聚電解質(zhì)

無(wú)機(jī)聚電解質(zhì)包括聚合鋁、聚合鐵、聚硅酸鋁等，主要原理是利用電解質(zhì)的聚沉效應(yīng)，即在溶膠加入陽(yáng)離子或者陰離子中和膠體離子所帶電荷后，破壞膠體內(nèi)的穩(wěn)定電荷結(jié)構(gòu)，促使其聚集形成大顆粒以沉淀的形式析出。而現(xiàn)在使用最多的是Al2（SO4）3、AlCl3、FeCl3明礬等，鋁鹽不僅可以對(duì)帶負(fù)電的離子進(jìn)行中和，它還可以在一定pH時(shí)自發(fā)形成Al2（OH）24+、Al6（OH）153+、Al13（OH）345+等多種形式，這些大分子形式更容易促使膠體中的有機(jī)物聚沉，但是由于偏鋁酸根為酸性，可能會(huì)降低水中pH，容易腐蝕管道。另外，F(xiàn)e3+、Ca2+、Mg2+還可以與水中的酸根離子結(jié)合，使其產(chǎn)生不溶性鹽沉降下來(lái)，但是容易產(chǎn)生新的金屬離子污染物，也容易影響污水中的酸堿度，這個(gè)化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，會(huì)增加水體溫度，所以需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。

2.2.有機(jī)聚電解質(zhì)

有機(jī)聚電解質(zhì)是指?jìng)?cè)鏈中含有可電離集團(tuán)的高分子，一般按照離子型可以分為陽(yáng)離子型聚電解質(zhì)（聚乙烯吡啶、聚乙烯亞胺鹽酸鹽等）、陰離子型聚電解質(zhì)（聚苯乙烯硫酸、聚苯乙烯磺酸）以及兩親性高分子電解質(zhì)（蛋白質(zhì)、羧酸—吡啶共聚體）。一般常用于污水處理的陽(yáng)離子聚電解質(zhì)是陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨的均聚物等，由于污水中陰離子含量較大，且膠體離子表面也容易含有負(fù)電荷，而陽(yáng)離子表面帶有正電荷，所以陽(yáng)離子聚電解質(zhì)的重要性逐漸提高。陽(yáng)離子聚電解質(zhì)可以中和油脂表面負(fù)電荷，破壞其相互之間的靜電排斥，促使其產(chǎn)生交聯(lián)，使其產(chǎn)生大顆粒沉降下來(lái)，通過(guò)過(guò)濾除去。常用的陰離子聚電解質(zhì)時(shí)部分水機(jī)的聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺一般含有較長(zhǎng)的分子鏈，可以用于吸附水中的油以懸浮顆粒，而且會(huì)與小分子油脂產(chǎn)生氫鍵、配位鍵等非共價(jià)鍵，增強(qiáng)其吸附效果。但是陰離子聚電解質(zhì)的溶解性較差，所以在水中不易擴(kuò)散，需要適當(dāng)提高溫度幫助其擴(kuò)散，否則，會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間。

2.3.無(wú)機(jī)聚電解質(zhì)與有機(jī)聚電解質(zhì)的復(fù)配

無(wú)機(jī)聚電解質(zhì)對(duì)酸堿度及溫度影響較大，產(chǎn)生的沉淀較為分散，不易過(guò)濾，而有機(jī)聚電解質(zhì)不會(huì)影響溶液的酸堿度及溫度，但是其生產(chǎn)成本較大，費(fèi)用較高，兩種聚電解質(zhì)各有利弊，為了達(dá)到利益最大化，可以將兩種聚電解質(zhì)結(jié)合起來(lái)使用。首先在含油污水中加入無(wú)機(jī)聚電解質(zhì)使大量的沉淀產(chǎn)生，而后再加入少量有機(jī)聚電解質(zhì)促使小的絮狀沉淀聚集產(chǎn)生大而牢固的沉淀，提高污水處理效率還可以節(jié)約成本。

3.結(jié)束語(yǔ)

由于含油廢水的較其他廢水更難處理，所以我國(guó)技術(shù)人員在不斷尋找解決問(wèn)題發(fā)方法。經(jīng)過(guò)我們的研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)聚電解質(zhì)產(chǎn)生沉淀物較大，且分離效果較好同時(shí)不會(huì)影響水體酸堿性和溫度，但是有機(jī)聚電解質(zhì)合成較為困難所以費(fèi)用較高，而無(wú)機(jī)聚電解質(zhì)較為便宜但是除污效果較差，還會(huì)降低水體pH，引入其他金屬陽(yáng)離子等問(wèn)題，將有機(jī)聚電解質(zhì)和無(wú)機(jī)聚電解質(zhì)結(jié)合起來(lái)使用效果更好，不僅可有有效的除去水中的污染物，還可以節(jié)約成本。希望在未來(lái)的發(fā)展中，更為優(yōu)化的污水處理劑被發(fā)明出來(lái)，為我國(guó)環(huán)境保護(hù)盡一份力。

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