新型無機高分子絮凝劑在制革廢水處理中的應用

徐偉偉

（江西省華贛環境集團進賢有限公司，江西 南昌 331700）

制革工業是我國輕工業領域的重要組成部分，對我國經濟的發展起著非常重要的作用，但隨之而生的制革廢水卻對環境造成了不可挽回的破壞和影響。隨著現代科學技術的發展，以絮凝劑為代表的制革廢水處理劑成為當前凈化廢水的重要材料，提高絮凝劑的凈化效率，已成為行業發展的重要內容。

1 制革廢水的主要特點

制革廢水是制革工藝中無法避免的附加產品，其中包含動物蛋白質、染料、硫化物、油脂、毛渣等多種有害物質，如果這些物質無法得到有效處理，就會對生態環境造成極為嚴重的影響和破壞。另外在皮革生產過程中，任何一個環節，都會產生不同成分的制革廢水。根據有關部門統計和分析，制革廢水主要集中在原料加工的制備階段，其中浸水、脫毛、除灰、軟化是制革廢水主要的產生階段。其中原材料加工準備階段所產生的制革廢水約占總廢水量的60%，而鞣制以及鞣后濕加工過程中產生的制革廢水約占總廢水量的30%。近年來，我國環保部門對制革廢水的處理極為重視，加快了制革行業對相關處理工藝的升級和發展。

制革廢水處理存在污水量大、濃度高、堿性強、耗氧量高、懸浮物多樣化等諸多處理難點，是該領域研究重點之一。一方面，隨著皮革制作工藝的發展，生產過程中會額外添加許多化學制劑，產生酸、堿、燃料、糖、蛋白質等多種有機物和無機物。為方便對制革廢水進行有效處理，以Cr3+、S2-、有機物以及懸浮物為主要分類標準，對廢水污染物進行分類。另一方面，由于制革企業數量極多，各個企業所采用的制作工藝及原材料存在一定的差異，對應生產任務也存在一定的差異，這就導致了每個企業產生的制革廢水存在較大區別。

2 無機高分子絮凝劑在制革廢水處理過程中的有效應用

傳統意義上的無機高分子絮凝劑，主要分為鐵鹽系以及鋁鹽系兩大類，鐵鹽是以硫酸鐵、氯化鐵為主要代表，鋁鹽是以硫酸鋁、氯化鋁為代表。無機鹽聚合物的絮凝效果最佳，可以有效將制革廢水中的鋁、鐵離子進行架橋，同時又具有廉價、生產技術要求低等優點。以聚硅酸絮凝劑為代表的無機高分子絮凝劑，因為制作工藝極為簡單，相關原材料的來源極為廣泛，因此絮凝劑的制作成本也較低，作為當前絮凝劑領域中較為先進的前沿技術，其高聚合的硅酸可以與金屬離子形成良好的聚合反應。

2.1 無機高分子絮凝劑的研制

近年來，我國學者先后研究得出無機高分子絮凝劑對制革廢水中的Cr6+、總鉻等相關污染物具有極為突出的清除效果，而硫酸亞鐵由于來源廣泛、成本較低被廣泛用作無機高分子絮凝劑的實驗原材料。選擇硫酸亞鐵濃度為400 mg/L的制革廢水，pH值控制在6.5左右，以同一方向進行攪拌，攪拌時間為快速攪拌1 min，慢速攪拌30 min后檢測發現Cr6+、總鉻的清除率高達97%、82%，進一步證明硫酸亞鐵具有極佳的凈化作用。另外發現選擇較少的聚合硫酸亞鐵，去除鉻的效果更好，并且與傳統絮凝劑相比，其去除率和速度更優越。

制革廢水處理技術的發展始終是行業中的攻克重點。Ⅱ型聚鐵鹽絮凝劑可以有效去除制革廢水中的有機物、色度、重金屬、氮、硫等，且穩定性良好。同時，以聚合硫酸鐵為代表的絮凝劑可以對制革廢水中的有害物質進行過濾和架橋，經實驗測定，聚合硫酸鐵的架橋作用極為強大，絮凝反應速度較快，并且架橋后的組織較為密實，處理過程損耗較少，沉降速度極快，pH適合范圍較廣，為后續的工藝處理提供了有力支持，凈化后的廢水也較為理想，符合實驗的基礎要求和標準。另外，有學者利用硫酸鐵、聚合氯化鋁PAC、硫酸化鋁以及A型、I型復合絮凝劑分別對工業制革廢水進行凈化實驗，結果表明硫酸鐵的處理效果更理想，且生產價格低廉，優勢明顯。用500 mg/L的硫酸鐵，鉻金屬元素的清除率為55%，色度、氯化物以及S2-的清除率分別為86%、76%、81%，并且每噸制革廢水的處理費用僅為0.1元，受到行業的一致歡迎。

近年來，有學者利用聚鐵、聚鋁、聚鐵硅、聚鋁硅等四種無機高分子物質作為制革廢水的絮凝劑，結合絮凝劑用量、pH值、溫度等相關因素進行分析，發現聚鐵硅、聚鋁硅的鉻金屬去除率分別為16%、30%，由此可見，聚鐵硅對制革廢水的去除率低于硫酸鐵[1]。

2.2 改性無機高分子絮凝劑的應用

無機高分子絮凝劑以自身的聚合作用，有效架橋制革廢水中的附著物，同時促使相關污染物的有效凝聚。其中還會產生一系列的化學反應、物理反應，再中和膠體表面的凝聚微粒，促使膠體粒子相互吸引，從而形成絮狀的沉淀效果。通常，改性無機高分子絮凝劑主要分為單陽離子無機絮凝劑、多陽離子無機絮凝劑。

2.2.1 改性的單陽離子無機絮凝劑

為進一步提升無機高分子絮凝劑的絮凝效果，除了常規使用的硫酸鐵、聚鋁、聚鐵等，還有一些聚性硅膠以及其他改良產品作為新型無機大分子絮凝劑。與傳統的絮凝劑有所不同，對聚硅鋁(鐵)、聚磷鋁(鐵)進行改性，主要目的是為了引入一些較高電荷離子，從而進一步提升電荷的中和能力。例如，引入羥基、磷酸根等具有一定絡合能力的物質，進而實現對絮凝效果的有效改善，其核心的化學原理是借助某些陰離子和陽離子，改變聚合物的基本形態，從而增加不同聚合物之間的協同效應[2]。

近年來，隨著我國相繼研發出復合型無機絮凝劑以及復合型無機高分子絮凝劑，為皮革廢水的有效凈化增添了新的動力。聚硅酸絮凝劑(PSAA)因其制作方便，原料來源廣泛，成本低廉，受到行業內的一致肯定，對皮革廢水中的油脂具有極強的凈化能力，具有極為多元的研究前景。聚硅酸硫酸鐵(PFSS)絮凝劑，可以將高度聚合的硅酸以及其他金屬離子進行有效的架橋，起到良好的凈化效果。PFSS絮凝劑可以將皮革廢水中的大量重金屬元素進行架橋，起到極佳的處理效果，是當前極有可能替代有機合成高分子絮凝劑的重要產品。另外，PSAA以及PFSS均具有安全、無毒、高效的優點。聚磷氯化鐵(PPFC)利用鐵元素的水溶解作用，以絡合反應為代表，將廢水中的膠體以及污染物進行架橋，形成對應的礬花，隨著絮凝效果的不斷增強，礬花的體積和密度也會逐步增大[3]。

2.2.2 改性多陽離子無機絮凝劑

改性多陽離子無機絮凝劑以聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)為代表，在制革廢水中的凈化能力極強，可以讓廢水快速脫色，同時還能夠降低廢水中的油脂物，且絮凝效果突出，對不同成分的制革廢水都能夠起到良好的凈化作用，加之它的生產原料氯化鋁、氯化鐵等物質較為廉價且來源廣泛，便于實現大范圍推廣[4]。此外，由于鋁鹽和鐵鹽的共聚物是由兩種以上的混合物組成，因此可以充分結合二者的凈化優勢，進一步提升凈化效果。近年來，制革廢水中的有害殘留物質，尤其是鋁的殘留量嚴重超標，鑒于聚鋁化合物對水會產生二次污染，需要引起相關科研人員的重視和關注，既要確保凈化作用得以實現，同時要保障凈化后水資源對人體不會造成任何傷害和影響。

3 結論

綜上所述，隨著我國絮凝劑技術的創新發展，特別是對制革廢水相關技術的深入研究，未來廢水處理的凈化效果、速度和成本會進一步優化，而以無機高分子絮凝劑為代表的關鍵產品，必然會為產業的健康發展帶來新的改變和創新。