絮凝劑的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景

絮凝劑的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景1.絮凝劑在水處理中的重要作用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80%-95%的懸浮物質(zhì)、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(guò)絮凝凈化,一般能使水中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;最后,對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化、廢水脫色等問(wèn)題,采用絮凝沉淀法比生物法除磷、脫色效果更好。城鎮(zhèn)用水以及工業(yè)廢水水處理中，絮凝過(guò)程是應(yīng)用最普遍的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，因此研制高效無(wú)毒的絮凝劑成為目前環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的重要內(nèi)容。絮凝劑是一類可以使液體中不易沉淀的懸浮顆粒凝聚和沉淀的物質(zhì)。目前應(yīng)用廣泛的絮凝劑按其分子組成，可以分為無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑；根據(jù)分子量的高低又可以進(jìn)一步分為高分子、低分子、陽(yáng)離子型、陰離子型、和非離子型。目前而言用于水處理中的絮凝劑應(yīng)該滿足一下幾個(gè)要求：絮凝效果良好，對(duì)人體健康無(wú)害，價(jià)廉易得，使用方便。無(wú)機(jī)鹽類絮凝劑主要應(yīng)用最廣的是鋁鹽和鐵鹽。高分子絮凝劑分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩類，就目前我國(guó)的使用情況來(lái)看無(wú)機(jī)聚合混凝劑的用量已經(jīng)占80%以上基本上代替了傳統(tǒng)觀的絮凝劑。所以我想簡(jiǎn)單介紹一下無(wú)機(jī)絮凝劑的種類以及應(yīng)用。2.無(wú)機(jī)絮凝劑的分類無(wú)機(jī)低分子絮凝劑主要包括：硫酸鋁、硫酸亞鐵和三氯化鐵等。按其分子量的大小可分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、貨源充足、運(yùn)輸存儲(chǔ)方便,目前在工業(yè)水處理中占一定比例。但因其用量大、殘?jiān)?、效果?故無(wú)機(jī)絮凝劑的發(fā)展已經(jīng)基本上完成了低分子向高分子的轉(zhuǎn)變。現(xiàn)常用的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑有聚合鋁類絮凝劑、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。⑴聚合鋁類絮凝劑聚合鋁水解產(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(guò)羰基式橋聯(lián)作用,處于亞穩(wěn)定狀態(tài)。而OH-與Al3+的比值(一般稱鹽基度或堿基度)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(guò)高則本身易生成難溶的氫氧化鋁沉淀,導(dǎo)致絮凝效果降低。研究表明,鹽基度在75%-85%時(shí)最佳,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。值得注意的是鋁,尤其是活性鋁,毒性較大,同時(shí)聚合鋁制備方法不完善,致使較多水解鋁的微細(xì)顆粒存在于溶液中,這在一定程度上限制了聚合鋁的使用。通過(guò)改善混凝反應(yīng)條件,延長(zhǎng)慢速混凝時(shí)間,能有效降低水中鋁的含量。⑵聚合鐵類絮凝劑聚合鐵是另一新型無(wú)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鐵、聚氯化鐵、聚氯化硫酸鐵等等。聚氯化硫酸鐵除具有鋁鹽類無(wú)機(jī)高分子絮凝劑特點(diǎn)外,還具有價(jià)格低、pH值適用范圍寬等特點(diǎn)。但是總體來(lái)說(shuō),聚合鐵需要較低的鹽基度,一般須將OH-/Fe3+比值控制在8%～15%。超出此范圍,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。⑶活性硅酸類絮凝劑活性硅酸也是一種重要的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑,它來(lái)源廣、價(jià)格低廉、無(wú)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凈水處理中的難題有著顯著的特性,在國(guó)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)中很難精確控制其聚合度,難以達(dá)到最佳絮凝效果,限制了其應(yīng)用。所以應(yīng)用效果較好的多為改性產(chǎn)品,諸如改性活化硅酸、聚硅酸硫酸鋁(PSAA),PSAM等等。究其機(jī)理,大都是在活性硅酸中加入一定量高價(jià)金屬離子,使其組分帶正電荷,控制其聚合度、電荷密度,保證其同時(shí)具有電中和作用和吸附架橋作用,從而克服活性硅酸自身弱點(diǎn),大大提高絮凝效果。⑷復(fù)合絮凝劑近年來(lái),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(wú)機(jī)復(fù)合型、有機(jī)復(fù)合型、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合型三大類。無(wú)機(jī)復(fù)合絮凝劑成分較多,主要原料有鋁鹽、鐵鹽和硅酸鹽。國(guó)外先后研制開發(fā)出聚合鋁鐵、鋁硅、硅鋁、硅鐵以及聚合鋁/鐵與活性致混物質(zhì)等復(fù)合絮凝劑。3.無(wú)機(jī)高分子絮凝劑介紹目前而言無(wú)機(jī)高分子絮凝劑是應(yīng)用比較多的絮凝劑，就來(lái)主要介紹一下。無(wú)機(jī)高分子絮凝劑是一類新型的水處理藥劑。目前，主要品中國(guó)有聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁（PAS）、聚合硫酸鐵（PFS）和聚合氯化鐵（PFC）。無(wú)機(jī)高分子絮凝劑(InorganicPolymerFlocculant,IPF)是20世紀(jì)60年代以來(lái)在傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽絮凝劑基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類新型水處理藥劑。它比原有傳統(tǒng)的絮凝劑可成倍地提高混凝效能,價(jià)格又相應(yīng)較低。因此無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用已成為一門迅速發(fā)展的科學(xué)與技術(shù)。我國(guó)1983年研制了聚合硫酸鐵并用于電廠水處理。在我國(guó)絮凝劑市場(chǎng)上,無(wú)機(jī)高分子絮凝劑己占一定的比例。具有代表性的兩類無(wú)機(jī)高分子絮凝劑:聚合氯化鋁(PAC)和聚合硫酸鐵(PFS),它們的配方和制備工藝雖然多種多樣,但其結(jié)果都是應(yīng)用含有雜質(zhì)的原料,用物理、化學(xué)的方法向原料中添加適當(dāng)比例的成份,從而改進(jìn)自身的性能。在聚合鋁(PAC)的生產(chǎn)工藝中,添加穩(wěn)定劑(無(wú)機(jī)鹽或有機(jī)高分子)以提高PAC的穩(wěn)定性,同時(shí)增加絮凝能力,也有通過(guò)采用鍛燒法、原電池法新工藝形成高質(zhì)量的PAC產(chǎn)品。此外由于硫酸和磷酸當(dāng)量數(shù)高于鹽酸,而且使用后能提高鋁礦石的鋁溶出率。因此,在對(duì)PAC改性產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝中引入適量的硫酸和磷酸,不僅可以減少酸用量,還能提高產(chǎn)品的聚合度和穩(wěn)定性。聚合氯化鋁鐵(PAFC)是在PAC和PFS生產(chǎn)的基礎(chǔ)上研制成功的新型高效混凝劑,產(chǎn)品兼具PAC穩(wěn)定性高、鹽基度高和PFS效果好、絮體大、沉降快的特點(diǎn),且pH適用范圍廣。我國(guó)無(wú)機(jī)高分子絮凝劑目前有以下發(fā)展趨勢(shì):①向高分子聚合鋁、聚合鐵方向發(fā)展。②聚合鋁(鐵)的主要形態(tài)向高電荷多核絡(luò)合物的方向發(fā)展。③對(duì)聚合鋁鐵、聚鋁(鐵)硅酸鹽絮凝劑的開發(fā)。④以礦物、礦渣廢料為原料開發(fā)復(fù)合絮凝劑。絮凝劑發(fā)展的方向查閱很多文獻(xiàn)可以得出一些結(jié)論，絮凝劑是從低分子到高分子、由無(wú)機(jī)到有機(jī)及由單一型到復(fù)合型的發(fā)展。追求高效、廉價(jià)、環(huán)保是絮凝劑研制者們的目標(biāo);開發(fā)低殘留鋁的無(wú)機(jī)絮凝劑是當(dāng)前的一個(gè)重要發(fā)展方向;降低生產(chǎn)成本是開發(fā)新型合成有機(jī)高分子絮凝劑的當(dāng)務(wù)之急。復(fù)合型絮凝劑以其高效廉價(jià)的優(yōu)勢(shì)迅速發(fā)展。天然高分子絮凝劑則具有高效、無(wú)毒、可消除二次污染、絮凝廣泛等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。另外,多功能復(fù)合型絮凝劑的開發(fā)也具有廣闊的前景。下面介紹一些比較有發(fā)展?jié)摿Φ男跄齽禾烊桓男愿叻肿有跄齽┰趹?yīng)用上具有的無(wú)毒,價(jià)廉,易于生物降解等特點(diǎn)。天然高分子改性絮凝劑包括淀粉、纖維素、含膠植物、多糖和蛋白質(zhì)等類別的衍生物,目前產(chǎn)量約占高分子絮凝劑總量的20%。天然改性類與化學(xué)合成類高分子絮凝劑相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)原料屬可再生資源,來(lái)源豐富,制備成本低,價(jià)格便宜。(2)這類絮凝劑基本無(wú)毒,且易生物降解,不造成二次污染。(3)天然高分子種類很多,分子內(nèi)活性基團(tuán)多,可選擇性大,易根據(jù)需要采用不同的制備方法進(jìn)行改性。(4)兼具合成類高分子絮凝劑和天然高分子的特點(diǎn),彌補(bǔ)了天然高分子的不足,增強(qiáng)了絮凝效果。但其電荷密度小、分子量低、易生物降解而失去活性,因而,其使用遠(yuǎn)小于合成高分子絮凝劑。（2）微生物絮凝劑生物絮凝劑是20世紀(jì)80年代后期開發(fā)出來(lái)的第三代絮凝劑。該類絮凝劑是利用生物技術(shù),通過(guò)微生物發(fā)酵抽提、精致而得到的一種新型、高效、價(jià)廉的水處理藥劑。作為一類新型絮凝劑,微生物絮凝劑以其廣泛的絮凝活性和生物降解性及應(yīng)用安全性顯示了它在水處理、食品加工和發(fā)酵工業(yè)等方面的應(yīng)用前景。根據(jù)已有資料表明,微生物絮凝劑主要應(yīng)用于廢水脫色、畜產(chǎn)廢水的處理、含高懸浮物的廢水處理、乳濁液的處理和活性污泥的處理等方面。但目前對(duì)微生物絮凝劑的研究大部分還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段,大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用還比較少，其具有很好的發(fā)展前景。復(fù)合型絮凝劑污水是一種復(fù)雜、穩(wěn)定的分散體系,單一的絮凝劑往往無(wú)法獲得滿意的處理效果,因此,近年來(lái)研究人員開始研制復(fù)合絮凝劑。實(shí)踐證明,復(fù)合絮凝劑表現(xiàn)出優(yōu)于單一絮凝劑的效果。從化學(xué)組成上看,復(fù)合絮凝劑大致可分為無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合絮凝劑和微生物無(wú)機(jī)復(fù)合型絮凝劑兩大類。無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合絮凝劑的復(fù)配機(jī)理主要與其協(xié)同作用有關(guān)。一方面污水雜質(zhì)為無(wú)機(jī)絮凝劑所吸附,發(fā)生電中和作用而凝聚;另一方面又通過(guò)有機(jī)高分子的橋連作用,吸附在有機(jī)高分子的活性基團(tuán)上,從而網(wǎng)捕其它的雜質(zhì)顆粒一同下沉,起到優(yōu)于單一絮凝劑的絮凝效果。無(wú)機(jī)有機(jī)高分子絮凝劑適用范圍廣,對(duì)低濃度或高濃度水質(zhì)、有色廢水、多種工業(yè)廢水都有良好的凈水效果,而且污泥脫水性好。pH值適應(yīng)性大:在原水pH值為0～12范圍內(nèi)都有良好絮凝劑作用,pH值在8～12時(shí)效果最佳。對(duì)原水中懸浮物、耗氧量有明顯的去除作用,特別對(duì)高濃度含鐵廢水有較好的去除效果。主要用于印染、造紙、化工等工業(yè)污水的凈化處理。將微生物絮凝劑與傳統(tǒng)的絮凝劑進(jìn)行復(fù)合,具有現(xiàn)實(shí)意義。董軍芳等人把微生物與硫酸鋁復(fù)配使用,比單用其中任何一種絮凝劑的絮凝效果都要好。但目前未見(jiàn)把這兩種絮凝劑做成復(fù)合絮凝劑對(duì)實(shí)際廢水進(jìn)行處理的實(shí)例，但是具有一定的發(fā)展?jié)摿?。結(jié)語(yǔ)目前在水處理領(lǐng)域,都傾向于生