无机高分子絮凝剂在国内的研究进展_吴自强

第13卷第1期鹭江职业大学学报Vol.13No.12005年3月JournalofLujiangUniversityMar.2005[收稿日期]2004-04-29[修回日期]2004-06-26[作者简介]吴自强(1945-),男,湖北大冶人,副教授,从事环境工程教研与科研工作.无机高分子絮凝剂在国内的研究进展吴自强,魏艳平(武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉430070)[摘要]通过对国内近几年无机高分子絮凝剂铝系絮凝剂、铁系絮凝剂、硅系絮凝剂及其复合絮凝剂的制备和应用进展状况的比较研究,发现复合絮凝剂的处理效果明显好些,但高效、质优、价廉和无二次污染的絮凝剂尚有待开发.[关键词]铝系絮凝剂;铁系絮凝剂;硅系絮凝剂;复合絮凝剂;综述[中图分类号]O635[文献标识码]B[文章编号]1008-3804(2005)01-067-05化学混凝法是最古老的水处理方法之一,1762年英国就开始用这种方法处理城市污水,由于它具有经济、简便等优点,迄今仍然是国内外水处理领域最常用、最重要的方法.我国无机高分子絮凝剂始于70年代,利用工业废料,如废铝灰,铝矾土等等来制备聚合硫酸铁或聚合氯化铁,且一直延续至今.絮凝剂是化学混凝法的核心,可分为无机、有机和微生物三类.有机絮凝剂通常毒性较大,价格偏高;微生物絮凝剂的寻找、培养及工业化难度很高,而无机絮凝剂则具有原料易得、工艺简便、无毒(或低毒)和价廉等优点,故它在絮凝剂及开发中占有极其重要的地位[1].下面将分别讨论铝系、铁系、硅酸盐及其复合絮凝剂的应用和制备研究进展状况.1铝系絮凝剂自从60年代聚合氯化铝(PAC)问世以来,由于它比传统无机絮凝剂硫酸铝、氯化铁的性能优越得多,因此得到了广泛的应用.有试验证明,用温暖凝法处理石油化工废水时,聚合氯化铝较之传统的絮凝剂如硫酸铝甚至聚铁,其絮凝效果好,尤其是高效聚铝,出水浊度达到相同水平时,其投加量仅为聚铁的1/5.这样,产生的污泥少,有利于后处理,而且去浊度高,对原水pH值影响较少,可作为石化污水回用处理的絮凝剂.且有结果表明,在适当条件下,PAC对胶片工业废水中的金属银有良好的混凝效果,处理后的废水浓度达国家排放标准[2].PAC在印染废水中应用最为广泛,当其投加量为700～900mg·L-1时,pH控制在5.4～6.6时,脱色率可达93%,且较其它絮凝剂产生的矾花大,沉降速度快[3].但在形态、聚合度及相应的凝聚———絮凝效果方面,聚合氯化铝仍处于低分子铝盐絮凝与有机絮凝剂之间的位置,它的分子量和粒度大小以及絮凝、架桥能力仍比有机絮凝剂差得多,且用PAC处理水后,水中残余的铝较多[4].曲久辉等通过电解法制备了一种Alb含量达67.6%、碱化度达64.5%的E-PAC(优质聚合氯化铝),与普通PAC和几种传统混凝剂比较,E-PAC对水中的浊度和腐殖质、污水中的SS和COD及油类污染物等具有优异的去除效能,投加10mg·L-1E-PAC(以Al2O3计)可以去除污水中99.1%的SS和57.6%的COD[5].彭跃莲等用中空纤维超滤膜法制备的出含80%Alb的PAC.利用这套装置向AlCl3中投加Na2CO3时,制得的PAC总铝浓度在0.26～0.48mol·L-1,Alb含量大于79.6%[6].聚合硫酸铝(PAS)具有与聚合氯化铝PAC相当的净水性能,甚至在脱色剂重金属离子的脱除DOI:10.19697/j.cnki.1673-4432.2005.01.016鹭江职业大学学报2005年等方面更优于后者,且又触水即分离的特点,尤适合高浊度水的处理[1,7].PAS在处理天然河水时,剩余度低于4×10-6,COD低于6mg·L-1,脱色效果明显.为了增强PAC的聚合度,增强它的吸附架桥能力,同时减少水处理后水总残余铝的含量,李俊梅以煤矸石为原料合成了聚硫氯化铝(PACS),并用其进行了模拟废水试验.PACS是在硫酸铝和氯化铝的混合溶液中,加入适量的碳酸钠碱化而得,其絮凝效果优于PAS和PAC.结果表明:当PACS絮凝剂中Al3+/SO42-(摩尔比)为14～16,碱化度为65%～70%,pH为6～9,投加量为2～4mg·L-1时絮凝剂效果最佳[4].吴早春等利用磷酸根对聚合铝的强增聚作用,制成了聚磷氯化铝(PPAC).PPAC是在聚合铝中引入适量的磷酸盐而得.在PPAC絮凝剂中产生了新一类带高电荷的含磷酸根的多核中间络合物,从而增强了PAC的电中和能力,用其处理含油废水、有机废水时,Cr3+去处率大于90%,COD去处率大于80%[7].2铁系絮凝剂我国聚合铁研制始于80年代初,首先研制出聚合硫酸铁(PFS).PFS是在硫酸铁分子族的网状结构中插入羟基后所形成的一种无机高分子絮凝剂,可有效去处水中的悬浮物、有机物、硫化物、亚硝酸盐、胶体及