絮凝剂的多种应用

背景及概述^[1-2]

絮凝剂能使胶态分散系中分散的胶体微粒，由附聚作用聚结形成絮状物、可沉降的或可过滤的药剂。当废水中投入絮凝剂后，会降低或消除水中胶粒间的排斥力，降低其稳定性，增加相互碰撞，使附聚而结合成较大的颗粒或絮状物，从而在水中沉降分离出来。废水中的胶粒多数为负电性胶体，投入的絮凝剂提供大量正离子，由于离子扩散作用，正离子可进入胶体扩散层及吸附层，中和了胶核表面的负电荷，压缩扩散层而导致胶粒的聚结。在水处理工艺中，使用的絮凝剂有两类：一类为无机絮凝剂，常用的有硫酸铝钾(明矾)、硫酸亚铁、硫酸铁等，常用于造纸、纺织、含胶态粘土的洗砂废水及热电厂粉煤废水等；另一类为高分子絮凝剂，常用的有聚合氯化铝、活性硅土和聚丙烯酰胺等，常用于油田废水、洗煤后的泥浆水及纸厂废水等。有时絮凝剂与凝聚剂、混凝剂等词混用。

应用^[3]

根据絮凝剂的化学属性可将其大概分为无机絮凝剂、有机絮凝剂、复合絮凝剂以及生物絮凝剂4种类型。

1.无机絮凝剂

按金属盐分类，无机絮凝剂大致可以分为铝盐系、铁盐系、锌盐系、钙盐系及其复合金属盐系等类别，其中铝盐系、铁盐系类絮凝剂应用最广，以硫酸铝、氯化铝和硫酸铁和三氯化铁为代表的絮凝剂在实践应用中较为常见。高分子絮凝剂通常以OH-或其他方式架桥多核络离子，从而由原先的低分子变为巨大的无机高分子化合物，其相对分子质量可高达105级别。一般情况下无机絮凝剂分子量越高，其絮凝效果越好，这是由于它在水处理时能吸附大量的胶体微粒，被吸附的胶体又进一步通过粘附、架桥和交联作用，促使胶体凝聚而下沉。

2.有机絮凝剂

根据有机絮凝剂的性质和来源不同，可将其分为人工合成的有机高分子絮凝剂和改性的天然高分子絮凝剂。

1)有机人工合成高分子絮凝剂

人工合成的有机高分子絮凝剂是指在一定条件下使丙烯酰胺或其他单体发生聚合反应生成的高分子聚合物。目前污水处理实践中使用最多的人工合成有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺类絮凝剂，即丙烯酰胺的均聚物或与其他单体的共聚物，它可通过交联或接枝等改性方法得到链状或网状结构的共聚物，也可将含有特殊化学基团的单体与丙烯酰胺单体反应得到特定性能的聚合物。在实际应用中，由于胶体和悬浮颗粒多带负电荷，常使用阳离子中和颗粒所带电荷，所以，国内外对合成有机高分子絮凝剂逐步向阳离子型高分子絮凝剂转化，主要是季胺盐类、聚胺盐类和聚丙烯酰胺。

2)天然高分子改性絮凝剂

天然改性高分子絮凝剂是利用化学手段增强某些天然高分子有机物的絮凝性能而生成的絮凝剂。虽然天然改性高分子絮凝剂的稳定性能差，容易发生降解，以致其应用不及人工合成高分子絮凝剂广泛。因此，具有来源广、价廉、可再生、易生物降解、无毒的天然高分子絮凝剂越来越受到重视。淀粉因其来源广泛、价格低廉、无毒、可降解等优势在污水治理和污泥脱水方面得到广泛研究。

研究以自制的新型两性淀粉电镀废水处理剂一黄原酸酯两性淀粉，对电镀废水中铜离子的处理效果，结果表明当黄原酸酯两性淀粉阳离子取代度为0.0128，阴离子取代度为0.205时，铜离子的去除效果较好，去除率可达98.32%[12]。天然高分子絮凝剂具有高效、无毒、无二次污染、易生物降解等优点，从人类生存环境和人体健康的角度来说，使用环保绿色的天然高分子絮凝剂是今后发展的趋势。而且，随着天然高分子絮凝剂工业的发展，成本更低、效果更好的产品也会产生，天然高分子絮凝剂以其独特的优势将有着更加广阔的发展前景。

3. 复合絮凝剂

无机盐絮凝剂与合成有机高分子絮凝剂相比，其絮凝能力相对较低、分子量较小，因此部分研究将有机高分子与无机盐絮凝剂结合在一起，取各自的优点，制备出新型的复合型絮凝剂。复合絮凝剂克服了单一絮凝剂适用范围窄、絮凝效果不佳等缺点而得到了迅速的发展。根据复合絮凝剂的复合成分可将其无机-无机复合絮凝剂、有机-有机复合絮凝剂和无机-有机复合絮凝剂中，通过化学或者物理方法引入Ca2+、Al3+等一种或几种阳离子，从而制得多核的无机高分子絮凝剂。利用复合絮凝剂聚合氯化铁铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵(PFC-CPAM)絮凝处理地表水，结果表明PFCS-CPAM的絮凝效果远优于PFCS和CPAM单独使用得到的效果。

4. 生物絮凝剂

生物絮凝剂是指在真菌、细菌等促使某些物质发酵过程中产生的一类诸如糖蛋白、纤维素、蛋白质、DNA等高分子代谢产物，再进一步精制而成的具有絮凝性能的物质。它具有安全、可自然降解、制备原料丰富及无二次污染等诸多优点，因此受到学者的重视。研究表明生物絮凝剂对高浊度河水、污泥脱水、染料废水的脱色等方面均可取得较好的效果，而且对调理活性污泥的也可取得较好的效果。

主要参考资料

[1] 石油技术辞典

[2] 絮凝剂的研究现状及发展趋势