我国混凝剂与絮凝剂的研究及应用进展

我国混凝剂与絮凝剂的研究及应用进展杨玉琦王铮近年来，水处理混凝剂的发展速度很快，新产品层出不穷。传统上，混凝剂仍然分为无机混凝剂和有机絮凝剂，目前，生物絮凝剂的研究也相当活跃，并且有机高分子和无机高分子絮凝剂由于其性能优越，价格低廉，已经逐步取代了传统的无机混凝剂的使用。目前，无机混凝剂主要表现为由一般的无机铝盐和铁盐向高分子聚合铝和聚合铁盐方向发展。作为低分子的无机混凝剂，硫酸铝、硫酸亚铁和三氯化铁在水处理中占有的份额逐年减少。无机高分子混凝剂主要包括聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PAS)、聚合氯化铁(PFC)等。聚合氯化铝是上述产品中技术最成熟、市场销量最大、在我国应用最广泛的一种无机絮凝剂，也是与国外相比最具有特色的产品，年产量已经超过6O万t(以固体计算)。其生产工艺流程图见图l。．盐酸铝矾II锝{酸钙粉一I二次聚合反J卜1高分子增骰剂匦哑水—一f洗涤—_JI喷雾或滚筒干燥废渣同体聚合氯化铝图1聚合氯化铝生产工艺流程图聚合铁硫酸铁(PolyFerricSulfate，简称PFS)，是硫酸铁在水解一絮凝过程的一个中间产物，液体聚合硫酸铁本身含有大量的聚合阳离子，例如：Fe3(OH)5+4、Fe6(OH)6+12以及Fe6O2(OH)6+8等，因此聚合硫酸铁能够利用聚合阳离子发挥电荷中和和架桥絮凝的作用，而不像硫酸铁、氯化铁那样首先水解，待形成聚合阳离子后再发挥絮凝作用【l。另外，近年来也出现了复合型无机高分子混凝剂，复合品种很多，如阴离子复合型(如PAC中引入硫酸根，引入磷酸根等)、阳离子复合型(如PAC中引入三价铁离子等)、多种离子复合型(铁、硫酸根、氯根的复合等)、无机．有机复合型(PAC与聚丙烯酰胺复合)等。对于处理不同水质的废水，也可以添加一定的添加剂，比如活性硅酸、沸石等，也可达到脱氮除磷的效果。近来人们发现水中铝浓度过高可能对人体健康有害，而聚铁存在色度问题，所以聚合氯化铝铁应用越来越多，它属于阳离．了复合型。它既具有铝盐对设备管道腐蚀性小，又具有铁盐絮凝剂絮体沉降快，易于分离，水处理pH值范围大等特点。它的生产工艺简单，原料广泛，生产成本低廉。目前生产方法主要分一步法和两步法。一步法通常指直接酸溶含铁的铝酸钙粉或含铁铝矾土，就可得到液体聚合氯化~1004No．35维普资讯http://www.cqvip.com铝铁。这种T艺尽管较两步法简单，时间短，但是氧化铝含量偏低。二步法是指首先含铁铝矾土与酸反应，然后再加入铝酸钙粉反应，分两步进行，这种两步法生产T艺所得到的聚合氯化铝铁一般氧化铝含量较好，且性能比一步法生产的产品要好。目前，已成功应用于饮用水、工业用水及多种工业废水的处理。有机高分予絮凝剂具有药剂用量少、效率高、腐蚀性小、产生的污泥少等优点，近年来发展迅速，在水处理中应用口益增多，品种和用量逐年增加。特别是阳离子型高分子絮凝剂，由于它不仅具有较强的吸附架桥能力，而且还具有一定的电荷中和能力，因此，近年来倍受青睐。目前应用较多的高分子絮凝剂主要有聚丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)。但是由于价格较高，为了减少药剂投加量，充分发挥不同药剂间的协同作用，往往与无机混凝剂复配使用。它们主要起到助凝的作用，加速絮体的生成，提高絮凝效果。尤其对于某些难絮凝的水质来说，它们的作用是十分重要的。除聚合物干粉、溶液和乳液外，新近国内金洪已经开发成功水包水分散聚合的各类聚丙烯酰胺。由于合成工艺简单，使用方便，这类絮凝剂将有非常好的市场。目前主要是国内厂商占据阴离子聚丙烯酰胺的市场，国外公司，例如SNF和Ciba等占据阳离子聚丙烯酰胺市场。另外，一些天然有机高分子混凝剂中以淀粉衍生物、天然胶衍生物、木质素衍生物、甲壳素衍生物为代表的化学改性天然高分子混凝剂，研究开发势头较好，但商品化速度还比较慢。合成有机高分子混凝剂向着高分子量、超高分子量和低游离6．gl~4No．3单体含量发展：阳离了品种、两性产品的开发势头看好【1引。生物混凝剂的研究也是混凝剂研究领域中的又一主要研究热点。微生物絮凝剂主要是微生物代谢的产物，具有絮凝效果好、投量少、适用面广，无二次污染，絮体易分离等特点，它可以克服无机絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷，因而具有广阔的应用前景。它在废水脱色净化、乳化液油水分离、污泥脱水等方面已有所应用，效果显著，但在城市污水处理中的应用尚未见报道，其原因是微生物絮凝剂的研究还处于实验室阶段，生产成本高，无法适应城市污水处理的要求。日本是研究生物絮凝剂最广泛也是最早的国家。我国起步较晚。但是近年来经过不断努力，已经得到了长足发展。如从废水和污泥中提取出具有絮凝性质的微生物种。见表5。表5具有絮凝性的微生物种类序号名称序号名称1协腹产碱杆菌13嗜虫短杆菌2红色诺卡氏菌I4栗酒裂殖酵母3酱油曲菌15白