混凝剂的种类与研究进展

彭勃 孙开太 葛玉杰 曾嘉 曹双双 孙兰 李胜

摘 要：混凝是一种非常古老是水处理方式。混凝剂的作用原理主要有三种，即静电作用、吸附架桥作用和沉淀物质卷扫作用。水处理中应用的混凝剂的种类繁多，可分为无机混凝剂、无机高分子混凝剂、有机混凝剂、微生物混凝剂和复合混凝剂等。该文综述了国内外混凝剂的种类及研究进展；总结了各种混凝剂的优缺点、应用范围及适用条件；提出了发展方向。

关键词：混凝剂 研究进展 发展方向

中图分类号：TU991.22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（c）-0139-02

混凝过程是一个涉及到物理、化学、物理化学、水力学、胶体化学等各方面理论的综合作用的过程，其影响因素众多，例如水中各种杂质的成分和浓度、水温、pH、混凝剂的性能及投加量、混凝过程中的水力条件、G值和GT值等等。混凝就是水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程，主要涉及三个方面的问题：水中胶体粒子的性质；混凝剂在水中的水解物种；胶体粒子与混凝剂之间的相互作用。

1 无机低分子混凝剂

1.1 铝盐混凝剂

传统铝盐是人类文明史上使用最早且最广泛的一种混凝剂，早在16世纪，希腊人、埃及人和罗马人便已经熟知明矾具有混凝性能并将其应于实践当中。美国是最早将铝盐应用于水处理的国家，在1884年，海雅特获得了用硫酸铝进行水处理的专利权。传统铝盐混凝剂包括硫酸铝、氯化铝和明矾等，这些铝盐自19世纪以来由于其良好的混凝沉降性能而被广泛应用[1]。

1.2 铁盐混凝剂

铁盐混凝剂与传统铝盐混凝剂相比，不仅生成的矾花大、沉降速度快、沉降性能佳，对混凝所需的环境如温度、pH值等要求宽泛，而且在低温的条件下，其混凝效果要远远好于传统铝盐混凝剂。此外，三价铁盐混凝剂的Fe3+还有可能与水体中存在的腐殖酸等有机物反应生成可溶性有机污染物，影响出水的色度[2]。

2 无机高分子混凝剂

2.1 聚合铝盐混凝剂

在聚合铝盐混凝剂中，聚合氯化铝占有相当重要的地位。聚合氯化铝的生产方法主要有酸溶一步法、凝胶法、中和法以及热分解法等。在聚合氯化铝等无机高分子铝盐混凝剂被越来越广泛使用的同时，人们也在对聚合铝盐在溶液中的形态、混凝机理等展开了深入系统的研究[3]。

2.2 聚合铁盐混凝剂

无机高分子聚合铁盐混凝剂主要包含PFS、PFC、PFP、PPFC和PASC等。其中PFS是聚合铁盐混凝剂的典型代表，由日本首先研制成功并投入市场的。

PFS混凝处理废水时生成的混凝物质量大、对不同的混凝条件如pH值、水温的变化适应性强。与聚合铝盐混凝剂相比，其具有更好脱色、除油、除臭能力[4]，且对重金属的去除性能佳，可广泛用于市政用水、印染废水、制革废水和矿井水的处理当中[5]。

3 有机混凝剂

中国和埃及早在2000年前就已经将天然高分子有机物应用在了水处理中，天然有机高分子混凝剂是指以淀粉、纤维素等天然高分子物质为原料，经过一定条件下化学改性后得到的一种绿色混凝剂[6]。它主要分为淀粉类、纤维素衍生物类、微生物多糖类、半乳甘露聚糖类和动物骨胶类。在近现代水处理中，天然有机高分子混凝剂一直是一种重要的混凝剂。

4 微生物混凝剂

微生物絮凝剂主要是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物，它是利用微生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得的水处理剂[7]。根据微生物混凝剂的制备方法的不同，其主要分为利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂、直接利用微生物细胞的絮凝剂、利用微生物细胞壁提取的絮凝剂、以及克隆技术所获得的絮凝剂等四大类。

5 复合式混凝剂

复合混凝剂即有两种或者两种以上的混凝剂组成，其中一种是无机混凝剂；另外一种可以是无机混凝剂或者有机混凝剂，包括酸、无机盐或者有机聚合物。

无机-无机复合型混凝剂是两种无机混凝剂在一定条件下共聚得到的，一般会同时具有两种无机混凝剂的优点。常见的无机-无机复合型混凝剂主要包括PASiS、PFSiS、PFAC、PASiC、PAFSiC、PFSC等[8-10]。

6 结语

综上所述，今后混凝剂总的发展方向是“高分子化、复合化、多功能化”。一方面完善无机高分子混凝剂产品的实用化研究，同时加强无机混凝剂与有机高分子混凝剂复合剂型的制造和应用。

参考文献

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