废水处理新试剂_絮凝剂_李志红

废水处理新试剂———絮凝剂李志红(公安消防部队昆明指挥学校云南昆明650208)摘要高分子絮凝剂在水处理技术中占有十分重要的地位,而且已成为目前废水处理中的一类不可缺少的重要试剂。本文介绍了高分子絮凝剂的絮凝机理、种类、性质及其应用。关键词絮凝剂废水处理应用凡具有吸附架桥或表面吸附而导致分散相成絮团沉降的过程叫作絮凝作用,起絮凝作用的物质就是絮凝剂。根据斯托克司(G.G.Stokes)的工作,我们知道一个球形粒子受重力的作用,在静止的液体中进行自然沉降时,其沉降速度与粒子直径的平方成正比。一般直径小于100μm的细小粒子,其自然沉降速度极其缓慢。实际上完全靠重力作用,这些微粒不能沉降。然而,工业废水、生活污水及其他水悬浮体中所含固体悬浮物都属于难以自然沉降的胶体分散相或粗分散相类物质。尽管目前国内外报道的水处理方法很多,但应用最广泛、成本最低的处理方法还是絮凝沉淀法。而水质处理技术和效率的关键在于絮凝剂的选择。此方法是指在废水中,加入一定量的絮凝剂,使其进行物理化学反应,达到水体净化的目的。1絮凝机理为了加速悬浮粒子的沉降,必须设法破坏粒子在体系中的稳定性,促使其碰撞以达到增大粒子尺寸的目的,这就是絮凝作用的基本原理。一般认为高分子絮凝剂的絮凝作用机理是:在稳定的胶体分散体系中,1个长链大分子可同时吸附2个或几个胶粒,或是1个胶粒可同时吸附2个高分子链,因而形成“架桥”的形式把胶粒裹集起来而聚沉(如图1(a));也可能是大分子链中的极性基团在胶粒表面上进行无规则吸附而使胶粒聚沉(如图1(b))。此外,有的絮凝剂也有中和悬浮物质电荷的作用。2无机絮凝剂2.1无机絮凝剂的分类和性质无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系2大类;铝盐以硫酸铝、氯化铝为主,铁盐以硫酸铁、氯化铁为主。后来在传统的铝盐和铁盐的基础上发展合成出聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等新型的水处理剂,它的出现不仅降低了处理成本,而且提高了功效。图1絮凝剂的絮凝作用机理这类絮凝剂中存在多羟基络离子,以OH-为架桥形成多核络离子,从而变成了巨大的无机高分子化合物,相对分子质量高达1.0×105。无机聚合物絮凝剂之所以比其他无机絮凝剂能力高、絮凝效果好,其根本原因就在于它能提供大量的如上所述的络合离子,能够强烈吸附胶体微粒,通过粘附、架桥和交联作用,从而促使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化,中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷,降低了Zeta电位,使胶体粒子由原来的相斥变成相吸,破坏了胶团的稳定性,促使胶体微粒相互碰撞,从而形成絮状混凝沉淀,而且沉淀的表面积可达(200～1000)m2/g,极具吸附能力。即聚合物既有吸附脱稳作用,又可发挥粘附、桥联以及卷扫絮凝作用。2.2改性的单阳离子无机絮凝剂除常用的聚铝、聚铁外,还有聚活性硅胶及其改性品,如聚硅铝(铁)、聚磷铝(铁)。改性的目的是引入某些高电荷离子以提高电荷的中和能力,引入羟基、磷酸根等以增加配位络合能力,从而改变絮凝效果,其可能的原因是:某些阴离子或阳离子可以改变聚合物的形态结构及分布,或者是2种以上聚合物之间具有协同增效作用。近年来国内相继研制出复合型无机絮凝剂和复合型无机高分子絮凝剂。聚硅酸絮凝剂(PSAA),72007年第4期化学教育其制备方法简便,原料来源广泛,成本低,对油田稠油采出水的处理具有更强的除油能力,故具有极大的开发价值和广泛的应用前景。聚硅酸硫酸铁(PFSS)絮凝剂,研究发现高度聚合的硅酸与金属离子一起可产生良好的混凝效果。聚磷氯化铁(PPFC)中PO3-4高价阴离子与Fe3+有较强的亲和力,对Fe3+的水解溶液有较大的影响,能够参与Fe3+的络合反应并能在铁原子之间架桥,形成多核络合物;对水中带负电的硅藻土胶体的电中和吸附架桥作用增强,同时由于PO3-4的参与使絮凝物的体积、密度增加,絮凝效果提高。聚磷氯化铝(PPAC)也是基于磷酸根对聚合铝(PAC)的强增聚作用,在聚合铝中引入适量的磷酸盐,通过磷酸根的增聚作用,使得PPAC产生了新一类高电荷的带磷酸根的多核中间络合物。聚硅酸铁(PSF)它不仅能很好地处理低温低浊水,而且与硫酸铁相比具有用量少、投料范围宽、絮凝物形成时间短且形态粗大易于沉降、可缩短水样在处理系统中的停留时间等优点,因而提高了系统的处理能力,对处理水的pH基本无影响。2.3改性的多阳离子无机絮凝剂聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)在饮用水及污水处理中,效果比明矾更好;在含油废水及印染废水中PAFCS比PAC的效果均优,且脱色能力强;絮凝物密度大,絮凝速度快,易过滤,出水率高;其原料均来源于工业废渣,成本较低,适合工业水处理。铝铁共聚复合絮凝剂也属这类产品,它的生产原料氯化铝和氯化铁均是廉价的传统无机絮凝剂,来源广,生产工艺简单,有利于开发应用。铝盐和铁盐的共聚物不同于2种盐的混合物,它更有效地综合了