絮凝剂的分类及应用

概述^[1]

絮凝剂是能使溶胶或悬浮微粒凝聚成絮状沉淀的凝结剂,用作沉降、过滤、澄清等过程的促进剂，在药剂学上常利用絮凝剂来改善某些混悬剂的质量。常用的絮凝剂主要是无机盐类：如明矾、硫酸、铝等，和高分子化合物，如水溶性淀粉，聚甲乙烯甲基醚等。絮凝剂在用水与废水处理过程的固液分离中占有重要的地位。以水处理为例：首先，絮凝能有效脱除80%～95%的悬浮物质和65%～95%的胶体物质，对降低水中COD值有重要作用；再者，絮凝对除去水中的细菌病菌效果稳定，通过絮凝净化，一般能把水中90%以上的微生物和病毒一并转入污泥，使得对水进行消毒、杀菌变得容易。此外，日益受到重视的水体富营养化、废水脱色等问题，采用无机絮凝剂比生物法除磷、脱色效果好。最后，污泥脱水是当今废(污)水处理的主要问题，迄今最可行的办法是投加适量的阳离子高分子絮凝剂(普遍采用聚丙烯酰胺)，改善污泥性状，以便下一步机械脱水处理。

分类及应用^[2-3]

1. 无机絮凝剂

1）铝盐絮凝剂

最常用的铝盐絮凝剂有硫酸铝、铝酸钠、聚氯化铝、聚硅硫酸铝等。而硫酸铝是世界上利用最早、最多的铝盐絮凝剂，其具有运用便利、效果好等优点。铝盐的絮凝机理主要是其水解过程的中间产物能与水中不同阴离子和负电溶胶形成聚合体，即产生聚合絮凝作用。铝盐在运用过程中主要受药剂投加量、pH及颗粒物表面积、浓度等参数影响。铝盐作为一种有效的絮凝剂，在饮用水处理中占有重要地位。但是，铝进入人体后，通过蓄积参与生物化学反应，能置换人体内必需的营养元素和微量元素，使之流失或沉积，干扰破坏人体各部位的生理功能，导致产生老年痴呆、铝性骨病、铝性贫血等中毒病症。

2）铁盐絮凝剂

铁盐絮凝剂包括聚合氯化铁、液体聚合硫酸铁、氯化铁、聚合磷酸类复合铁盐、聚合硅酸类复合铁盐、铝铁共聚复合絮凝剂等。铁盐絮凝的机理是其水解产物能与水体颗粒物进行电中和脱稳、吸附架桥或黏附网捕卷扫，从而形成粗大絮体，通过对絮体的去除，达到对水体的净化。以含铁的低品位铝矾土为主要原

料，添加适量铝酸钙粉，制备出聚合氯化铝铁。该絮凝剂既有聚合铝盐基度高、对原水适应性强的特点，又有聚合铁密度较大，絮体沉降快的优点，因此在污水处理方面有广阔的应用前景。除此之外，铁盐还可和其他物质如乙酸盐、硅酸盐及柠檬酸、磷酸盐等混合来处理废水。

2. 天然有机高分子絮凝剂

天然有机高分子絮凝剂包括壳聚糖、淀粉、纤维素、含胶植物、木质素、单宁、多糖类和蛋白质等类别及它们的衍生物。天然有机高分子絮凝剂主要通过改性来提高其絮凝效果，改性后的该类絮凝剂与化学合成类絮凝剂相比，具有以下优点：（1）原料来源丰富，制备成本低，价格便宜，属可再生资源；（2）无毒易生化降解，不造成二次污染；（3）种类多，分子内活性基团多，可选择性大，易根据需要采用不同的制备方法进行改。

3. 壳聚糖类絮凝剂

壳聚糖是由甲壳素脱去分子中的乙酰基而成，因而，脱乙酰度的大小直接影响着壳聚糖的絮凝性能。壳聚糖的絮凝作用是通过分子中的各种官能团对水中的有机物质、金属离子、胶体物质、悬浮物等进行络合、絮凝等反应实现的，从而使水体得到净化。探讨壳聚糖在给水处理中应用的可行性，并通过实验确定了壳聚糖絮凝处理给水的工艺条件。实验中，通过对比对铝的去除效果，显示了使用壳聚糖替代铝盐絮凝剂的优势。

4. 人造有机高分子絮凝剂

目前，人造有机高分子絮凝剂运用较多的有二甲基二烯丙基氯化铵、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠等。用聚丙烯酰胺处理饮用水，能有效去除水中色度、有机物和藻类等，可提高水质，降低成本和致突变性。但由于聚丙烯酰胺的单体有毒，因此，在应用上应控制其出水浓度低于国家规定标准。将聚丙烯酰胺作为助凝剂来净化水。实验证明其对低浊低温水处理效果明显，并且对高负荷水有较强的适应能力，但会影响其滤速。因此，人造有机高分子在水处理应用中比天然高分子广泛，且在环境中的絮凝活性稳定。

5. 无机-有机复合絮凝剂

参与制备复合絮凝剂的有机絮凝剂主要有壳聚糖、二甲基二烯丙基氯化铵、聚丙烯酰胺等；无机絮凝剂主要有铁盐和铝盐等絮凝剂。复合絮凝剂解决了无机絮凝剂絮凝速度慢、矾花小等缺点，得到了广泛的应用，且具有高效、可行、成本低等特点。研究用改性后的累托石与天然高分子多糖按定的比例制备而成的复合絮凝剂处理有机污染物（COD）为400mg/L，固体悬浮物（SS）为350mg/L的油漆废水，其对COD、SS、色度的去除率分别较传统絮凝剂聚合三氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）提高了43.1%、6.4%、22.6%和19.1%、3.4%、21.8%；吨污水药剂成本分别下降了16.85%和30.7%。

主要参考资料

[1] 现代药学名词手册

[2] 絮凝剂处理重金属废水的研究进展

[3] 絮凝剂在水处理中的应用与展望