絮凝劑的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

.....v..v.絮凝劑的應(yīng)用現(xiàn)狀及開展趨勢隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施,防止污染和保護(hù)環(huán)境的工作已引起各級(jí)政府的高度重視。工業(yè)水處理和環(huán)境保護(hù)要求不斷提高,水處理劑品種不斷豐富,性能不斷提高。廢水處理的方法很多,有生化法、吸附法、化學(xué)氧換法、電滲析法、絮凝沉淀法等等。其中絮凝沉淀法作為一種物理、化學(xué)處理法,因工藝簡單、效率高、費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用最為廣泛。1 絮凝劑在水處理中的重要地位絮凝劑的絮凝在用水與廢水處理中占重要地位。首先,絮凝作用能有效脫除65%-95%的膠體物質(zhì)和降低水中ＣＯＤ;其次,絮凝作用去除水中細(xì)菌和病毒的效果穩(wěn)定,通過絮凝淨(jìng)90%以上的微生物與病菌一并轉(zhuǎn)入污泥,使處理水易于進(jìn)一步消毒、殺菌;最終,對(duì)水體富營養(yǎng)化、廢水脫色等問題,承受絮凝沉淀法比生物法除磷、脫色效果更好。絮凝劑的分類為無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑兩類。其中無機(jī)絮凝劑又包括無機(jī)分散劑和無機(jī)高分子絮凝劑;有機(jī)絮凝劑又包括合成有機(jī)高分子絮凝劑、自然有機(jī)高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。無機(jī)絮凝劑為低分子絮凝劑和高分子絮凝劑兩大類。低分子絮凝劑價(jià)格低、貨源充分、但因其用量大、殘?jiān)唷⑿Ч?故無機(jī)絮凝劑的發(fā)展已經(jīng)根劑、聚合鐵類絮凝劑和活性硅酸類絮凝劑以及復(fù)合絮凝劑四大類?！熬酆箱X類絮凝劑產(chǎn)生高價(jià)離子,形成各種類型的羥基多核絡(luò)合物。它們通過羰基式橋聯(lián)作用,處于亞穩(wěn)定狀態(tài)。而ＯＨ-與Ａｌ3+的比值[2](一般稱鹽基度或鹼基度)對(duì)絮凝效果影響很大。通常鹽基度越高,絮凝效果越強(qiáng),但過高則本身75%-85%時(shí)最正確,此時(shí)絮凝體產(chǎn)生快,顆粒大而重,沉淀性能好。聚合鋁具有投藥量少、沉降速度快、顆粒密實(shí)、除濁、除色效果明顯等特點(diǎn)。在工業(yè)水處理中得到廣泛的應(yīng)用[3]。值得留意的是鋁,尤其是活性鋁,毒性較大,同時(shí)聚合鋁制備方法不完善,致使較善混凝反應(yīng)條件,延長慢速混凝時(shí)間,能有效降低水中鋁的含量。聚合鐵類絮凝劑聚合鐵是另一型無機(jī)絮凝劑,絮凝機(jī)理與聚合鋁類似。其主要類型有聚硫酸特點(diǎn)外,還具有價(jià)格低、ｐＨ值適用圍寬等特點(diǎn)。但是總體來說,聚合鐵需要較低的鹽基度,一般須將ＯＨ-/Ｆｅ3+8%～15%。超出此圍,鐵水解反應(yīng)突變,從高價(jià)聚合態(tài)羥基絡(luò)離子轉(zhuǎn)化成低價(jià)聚合態(tài)膠凝產(chǎn)物。且聚合鐵產(chǎn)品穩(wěn)定性差,聚合幾個(gè)小時(shí)至一周內(nèi)即轉(zhuǎn)向沉淀,絮凝效果降低,故其用量遠(yuǎn)不及聚合鋁?；钚怨杷犷愋跄齽┗钚怨杷嵋彩且环N重要的無機(jī)高分子絮凝劑,它來源廣、價(jià)格低廉、無毒、且絮凝、助凝效果好,尤其對(duì)于低溫低濁水的混凝處理這一淨(jìng)水處理中的難題有著顯著的特性[4],在國內(nèi)外引起足夠重視。但由于易自行縮聚析出凝膠而失活只能現(xiàn)用現(xiàn)配;另外,在生產(chǎn)中很難準(zhǔn)確掌握其聚合度,難以達(dá)到最正確絮凝效果,限制了其應(yīng)為改性產(chǎn)品,諸如改性活化硅酸、聚硅酸硫酸鋁(ＰＳＡＡ)[5],ＰＳＡＭ等等。究其機(jī)理,大都是在活性硅酸中參與肯定量高價(jià)金屬離子,使其組分帶正電荷,掌握其聚合度、電荷密度,保証其同時(shí)具有電中和作用和吸附架橋作用,從而抑制活性硅酸自身弱點(diǎn),大大提高絮凝效果。復(fù)合絮凝劑近年來,復(fù)合絮凝劑的研制成為熱點(diǎn)。復(fù)合絮凝劑按化學(xué)成分分為無機(jī)復(fù)合鋁/鐵與活性致混物質(zhì)等復(fù)合絮凝劑。同作用相關(guān)。無機(jī)高分子成分吸附雜質(zhì)和懸浮微粒,使形成顆粒并逐漸增大;而有機(jī)高分子成分通過自身的橋聯(lián)作用,利用吸附在有機(jī)高分子上的活性基團(tuán)產(chǎn)生網(wǎng)捕作用,網(wǎng)捕其它雜質(zhì)顆粒一同下沉。同時(shí),無機(jī)鹽的存在使污染物外表電荷中和,促進(jìn)有機(jī)高分子的絮凝作用,大大提高絮凝效果。我國無機(jī)高分子絮凝劑的生居世界前列。有機(jī)絮凝劑為合成高分子型和自然高分子型。其特點(diǎn)是用量少、絮凝速度快、受共存鹽類、ｐＨ值及溫度的影響小,生成的污泥量小,且?guī)в卸喾N帶電基團(tuán),可為鏈狀、環(huán)狀、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),利于污染物進(jìn)入絮體,脫色性好。合成高分子絮凝劑。合成有機(jī)高分子絮凝劑多為水溶性聚合物,具有分子量大、分子鏈官能團(tuán)多的為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性型絮和非離子型聚合物。陽離子型高分子絮凝劑陽離子型有機(jī)高分子絮凝劑適合于除去廢水中的有機(jī)物[7],ｐＨ值適用圍為中至強(qiáng)酸性。陽離子絮凝劑不僅可通過電荷中和、架橋脫穩(wěn)、絮凝,而且還可與帶負(fù)溶解物反應(yīng),生成不溶物,從而有利于沉降脫水,并且有脫色功能,對(duì)有機(jī)物和無有很好的淨(jìng)化作用,且更適合于有機(jī)物含量高的廢水,ｐＨ值使用圍寬,用量少,毒性也小。近年來,我國對(duì)此類絮凝劑的爭論主要集中于聚丙烯 胺接枝共聚物[8],烷基烯丙基氯化銨,聚環(huán)氧丙烷與胺的反應(yīng)產(chǎn)物三大類上,并已取得顯著進(jìn)展[9-11]。陰離子型高分子絮凝劑子型有機(jī)高分子絮凝劑研制開發(fā)較早,技術(shù)比較成熟,但因應(yīng)用圍的限制,有關(guān)的產(chǎn)品爭論報(bào)道較少。常用的有聚丙烯酸鈉、丙烯 胺與丙烯酸鈉共聚物,聚苯乙烯磺酸鈉等。聚丙烯胺水解或者將丙烯胺與丙烯酸鹽共聚,都能生成陰離子型聚丙烯胺[12],但簡潔受ｐＨ值和鹽類的影響,在酸性介質(zhì)中羧基解離受限,對(duì)某些礦物的吸附活性較低。假設(shè)用強(qiáng)酸性的磺酸基代替弱酸性的羧基,則可得以改善[13]。非離子型高分子絮凝劑高分子絮凝劑是在合成中不引入帶電基團(tuán)的有機(jī)高分子聚合物,重要的有聚丙烯 胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯 聚乙烯基甲基醚、聚烷基酚-環(huán)氧乙烷等。非離子型聚丙烯 胺可通過水溶液、沉淀、反向懸浮、反向乳液、反向微乳液等聚合方法制備。傳統(tǒng)聚丙烯 聚合體系粘度較大,產(chǎn)品分子量較低,固含量也不高。有人[14]承受在聚合體系中參與分散劑聚乙二醇的方法,20%,聚合物分子量達(dá)到300萬以上。兩性型高分子絮凝劑凝劑所代替的趨勢。兩性型絮凝劑高分子鏈節(jié)上同時(shí)含有正、負(fù)兩種電性基團(tuán),適用于陰、陽離子共存的污水,絮凝和污泥脫水成效良好。ｐＨ值使用圍寬,抗鹽性好,現(xiàn)已成為國內(nèi)外爭論的熱點(diǎn)。水。經(jīng)過兩性高分子絮凝劑處理的污泥,沉淀性能好,且泥餅含水量少。“去除金屬離子。因其分子中陰、陽離子基團(tuán)能與金屬離子螯合,在等電點(diǎn)時(shí)又可釋放,利用此性質(zhì)可別離回收金屬離子。“去除中、小分子有機(jī)物質(zhì)。如色度物質(zhì)、腐殖酸內(nèi)外已有不少用于印染廢水處理的報(bào)道?！皥F(tuán)能與該物質(zhì)產(chǎn)生絡(luò)合(螯合)作用達(dá)到去除目的。自然高分子絮凝劑低且易被生物降解而失去絮凝活性。自然高分子化合物含有各種活性基團(tuán),如羥基、酚羥基等,具有較活潑的化學(xué)性質(zhì)。通過羥基的酯化、醚化、氧化、交聯(lián)、接強(qiáng)的捕獲與促沉作用。自然高分子絮凝劑與合成有機(jī)高分子絮凝劑相比,具有原料來源豐富、選擇性大、投藥量少、平安無毒、價(jià)格低廉、可完全生物降解等顯著優(yōu)點(diǎn)。淀粉衍生物絮凝劑在眾多改性自然高分子絮凝劑中,改性淀粉絮凝劑的爭論、開發(fā)尤為引人注目。因?yàn)榈矸蹃碓磸V、價(jià)格低廉,并且產(chǎn)物完全可被生物降解,在自然界中形成良好循環(huán)。淀粉是由許多脫水葡萄糖單元經(jīng)糖 鍵連接而成,每個(gè)脫水葡萄糖單元的2、3、6三個(gè)位置上各有一個(gè)醇羥基,因此淀粉分子中存在大量活性基團(tuán),其衍生物由分萄糖單元上羥基與某些化學(xué)試劑在肯定條件下反應(yīng)而制得。陽離子淀粉就是格外重要的淀粉衍生物之一,它是胺類化合物與淀粉分子的羥基在鹼催化作用下反應(yīng)生成的具有氨基的醚衍生物,使氮原子帶正電荷。季銨型陽離子淀粉因具有陽離子性強(qiáng),適應(yīng)點(diǎn),成為各國學(xué)者爭論的重點(diǎn)。除季銨型陽離子淀粉外,其它陽離子淀粉如叔胺型陽離子淀粉、交聯(lián)陽離子淀粉,陽離子雙醛粉、兩分子絮凝劑和陰離子交換劑。近年來,各類淀粉與丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯、廣泛有應(yīng)用前景。木質(zhì)素生物絮凝劑木質(zhì)素是存在于植物纖維中的一種芳香族高分子,利用木質(zhì)素與低級(jí)脂肪醛聚合或氧化縮聚,可得到性能良好的絮凝劑。有文獻(xiàn)報(bào)道木質(zhì)素改性產(chǎn)品可用作含蛋Ｍｃｋａｇｕｅ報(bào)道了硫酸鹽木質(zhì)素按Ｍａｎｎｉｃｈ反應(yīng),與二甲胺和甲醛作用,進(jìn)行甲基化和氯甲基化后,生成的木質(zhì)素季銨鹽衍生物可用作硫酸鹽漿廠漂白廢水的絮凝劑,效果顯著。我國朱建華等人利用造紙蒸煮廢液中的木質(zhì)素合成了木質(zhì)素這種藥劑具有良好的絮凝性能,對(duì)各種染料的脫90%[15]。甲殼素衍生物絮凝劑甲殼素是僅次于纖維素的其次大自然有機(jī)高分子化合物,它是甲殼類(蝦蟹)動(dòng)物、昆蟲的外骨骼的主要成分。對(duì)甲殼素分子進(jìn)行改造,脫去乙 基,得到性能良好的絮凝——?dú)ぞ厶?。殼聚糖的游離氨基可承受質(zhì)子或鹽,在酸性水溶液中可溶解其應(yīng)用受限。因此,人們對(duì)其進(jìn)行不斷改性以提高其性能,所得物質(zhì)分子中均含有胺基及氨基、羥基,故具有絮凝吸附等功能。殼聚糖是一種線性聚胺,溶于酸合吸附作用,還可有效吸附水中的負(fù)電性微粒。其優(yōu)點(diǎn)是用量少、效率高、易再生。據(jù)報(bào)道,甲殼素多聚糖廢水淨(jìng)化劑再生簡潔,用少量水洗滌后,在空氣中氧化6%～8ｈ,即可恢復(fù)吸附功能,可重復(fù)再生12次,老化失效后可用作燃料。我國海岸眾多,甲殼素資源格外豐富。開發(fā)殼聚糖絮凝劑是我國水處理絮凝劑的發(fā)展方向之一[16]。微生物絮凝劑微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生并分泌到細(xì)胞外,具有絮凝活性的代謝產(chǎn)物,高分子化合物,以及有絮凝活性的菌體等組成。因微生物絮凝劑無二次污染,具有使用平安、便利、絮凝效果良好以及獨(dú)特的脫色效果,適用圍廣、絮凝活性高、易于生物降解,屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品,被稱為第三代絮凝劑,[172。絮凝劑的種類及其開展趨勢絮凝劑的工作原理1.1無機(jī)絮凝劑最早是由美國開發(fā)的，迄今為止始終是重要的無機(jī)絮凝劑之一。但用于水處理時(shí)，低分子絮凝劑存在著本錢高，腐蝕性大，在某些場合凈水效果還不抱負(fù)等缺點(diǎn)。無機(jī)高分子絮凝劑〔IPF60的一類型的水處理劑，和傳統(tǒng)藥劑相比，它能成倍地提高效能，且價(jià)格相應(yīng)較機(jī)高分子絮凝劑都已有相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。近幾年，含有活性硅酸(聚合硅酸)IPFIPF架橋作用特性，絮凝效果好，處理后水中殘留鋁及殘留色度低，生產(chǎn)本錢相對(duì)較低，因而引起水處理界的極大關(guān)注。1.2有機(jī)高分子絮凝劑存鹽類、pH和兩性型絮凝劑；按產(chǎn)品分類可分為水溶液型、干粉型和乳膠型三類。1.2.1自然改性高分子絮凝劑廣、價(jià)廉、可以再生且無毒,具有良好的開發(fā)前景。1.2.2合成有機(jī)高分子絮凝劑化物，pH值適用圍為中性或呈堿性；陽離子型可用來去除廢水中的有機(jī)物，pH值體系，pHpH1.3微生物絮凝劑80年月后期，爭論和開發(fā)出第三類絮凝劑，稱為生物絮凝劑。該絮凝劑是利劑。生物絮凝劑與一般絮凝劑相比，其優(yōu)越性有：1).淀物少；2).3).無二次污染；4).適用性廣；5).具有除濁和脫色性能在液體介質(zhì)中起電荷中和、架橋、網(wǎng)捕、吸附等作用,使膠體脫穩(wěn)、絮凝、沉淀、固液別離。黃民生等人[18]從活性污泥中別離出能產(chǎn)生高絮凝活性物質(zhì)的微生物,其產(chǎn)品的淨(jìng)水效果良好,并可使絮凝劑的總用量大大減少。鄧述波等人[19]利用含有糖醛酸、中性糖和氨基糖的多糖絮凝劑處理河水,比使用海藻酸鈉、明膠等絮凝劑產(chǎn)生的絮團(tuán)大、沉降快、上清液度低,且ＣＯＤ值小。華等人[20]從石化廠活性污泥中篩選出Ｊ-25菌株,利用葡萄糖、味精廢水母液等作為培養(yǎng)液,制備了微生物絮凝劑。該絮凝劑熱穩(wěn)定性良好,對(duì)石化廢水有抱負(fù)的處理效果,并能改善污泥的沉降性能。3 絮凝劑的發(fā)展趨勢和爭論方向產(chǎn)品也逐漸多樣化、專門化、環(huán)?；?。但隨著水處理的日益復(fù)雜和技術(shù)的日益更,對(duì)絮凝劑的要求也越來越高。從目前國內(nèi)外水處理劑的現(xiàn)狀來看,在品種、性能、工藝方法以及本錢等方面,為此,今后的水處理爭論開發(fā)工作必須從以下方面進(jìn)行。進(jìn)一步開展?fàn)幷撔跄龣C(jī)理品的絮凝機(jī)理入手,在現(xiàn)有爭論的基礎(chǔ)上,更加系統(tǒng)全面地開展?fàn)幷?把握其微觀結(jié)構(gòu)和絮凝機(jī)理;并爭論探究型高效的水處理產(chǎn)品,以滿足日益擴(kuò)大的市場需求。絮凝品種多樣化、專門化缺乏日趨明顯,所以提高其絮凝效果的多樣化爭論勢在必行,成為今后絮凝劑爭論與應(yīng)用的熱點(diǎn)。同時(shí),因水質(zhì)對(duì)絮凝效果影響很大,對(duì)水體的不同ｐＨ值圍、不同化學(xué)耗氧量,以及不同懸浮物、雜質(zhì)種類,都應(yīng)有最正確的絮凝劑。研制專一、高選擇性的絮凝劑,使其在對(duì)特定水質(zhì)的處理效果突出,將會(huì)使水處理收效顯著。加強(qiáng)絮凝處理工藝和工程的爭論影響絮凝劑絮凝效果的因素很多。ｐＨ值、溫度、絮凝劑用法及用量等的不同都會(huì)影響其絮凝效果。因此,加強(qiáng)對(duì)絮凝處產(chǎn)品,將會(huì)為型絮凝劑開發(fā)和提高處理效果創(chuàng)造良好條件。強(qiáng)對(duì)無毒、型自然改性高分子絮凝劑的爭論隨著國際環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),對(duì)水處理劑無毒、無二次污染的呼聲越來越高,人們的爭論理念也逐漸由合成高分子絮凝劑向自然高分子絮凝劑轉(zhuǎn)變。自然改性高分子絮凝劑來源廣各種廢水處理的不同需求。爭論與開發(fā)微生物絮凝劑微生物絮凝劑是一種型可生物降解的水處理劑,其優(yōu)良的絮凝沉降性能和綠為今后大規(guī)模應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。我們信任隨著生物技術(shù)的發(fā)展,其本錢將會(huì)大幅度下降,應(yīng)用價(jià)值也必將逐年提高。2絮凝機(jī)理劑的橋