水处理絮凝剂的研究进展

赵素梅

【摘要】本文对当前国内外絮凝剂的研究现状、应用及发展进行总结，对各种絮凝剂特点进行分析，展望了絮凝剂的发展前景。

【关键词】絮凝剂 水处理 应用

随着全球人口的急剧增长，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面工业迅速发展，日益严重的水污染蚕食了大量可供消耗的水资源，当前水污染己成为我国重大环境问题之一。水治理、污水净化当务之急。絮凝沉淀法因工艺简单、操作方便、成本低、效率高被广泛应用于工业和生活用水的处理中。絮凝剂是絮凝沉淀水处理的核心。通常根据化学成分以及制备方法的不同将絮凝剂分为无机、有机、微生物絮凝剂三大类。根据分子量大小，分为高分子量和低分子量絮凝剂；根据官能团不同，分为阳离子型、阴离子型及非离子型絮凝剂等。

1无机絮凝剂

无机絮凝剂的研究和应用历史颇为久远，古代中国就用Al2（SO4）3·K2SO4·24H2O（明矾）作为净水剂，1827年欧洲人第一次用硫酸铝[Al2（SO4）3·18H2O]做净水试验，1883年我国上海杨树浦水厂就用硫酸铝进行絮凝处理城市用水，1884年美国人海压特取得了用硫酸铝进行絮凝处理水的专利权[1]。无机絮凝剂主要是依靠中和粒子上的电荷而凝聚，常常被称为凝聚剂。

1.1 无机低分子絮凝剂

无机盐类絮凝剂按金属离子的不同分为铝盐系及铁盐系两大类：铝盐以硫酸铝、氯化铝为主，铁盐以硫酸铁、氯化铁为主。其作用机理为无机盐溶解于水中，电离后形成阴离子和金属阳离子，由于胶体颗粒表面带有负电荷，在静电的作用下金属阳离子被胶体颗粒吸附形成大胶体颗粒沉降下来。无机低分子絮凝剂分子量低，使用投入量大，聚合速度慢，形成的絮状物小，腐蚀性强，产生的污泥量很大，污泥脱水困难。另外Al3+在水中的高残留量会导致二次污染。因此目前常用铁盐类絮凝剂。由于铝盐、铁盐在水处理过程中存在较大的问题，60年代后逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。

1.2 无机高分子絮凝剂

无机高分子絮凝剂能强烈吸引胶体微粒，通过黏附、架桥作用，促进胶体凝聚，同

无机聚合絮凝剂是目前研究较多的一类高分子絮凝剂，它的研究与开发始于20世纪60年代后期。目前日本、俄罗斯、西欧生产此类药剂已达到工业化、规模化的程度，且产品质量稳定。我国对无机高分子絮凝剂的研究在60年代几乎与日本同步，研制并生产聚合氯化铝。80年代初国内研制出聚合瑙酒麦铁，此后对生产工艺、絮凝特性极其应用进行了广泛的研究。

但铝盐具有毒性，能够带来二次污染，对生物体能够产生毒害作用，再加上铝盐类高分子絮凝剂的原料成本高，制备复杂，限制了它的发展和应用。铁盐类高分子絮凝剂价格低，对人体无害。但聚合铁产品稳定性差，凝聚效果低，因此用量远不如聚合铝大。

2 有机絮凝剂

有机高分子絮凝剂是一类利用有机单体经聚合或与其他有机单体共聚而成的高分子化合物，分子量大、官能团多，具有很强的吸附架桥能力，用量少、絮凝速度快、pH值及温度等外界环境影响小，因而有着广泛的应用前景。

有机絮凝剂主要分为合成高分子物质（聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、季铵盐等）、天然高分子物质（改性淀粉、甲壳质、木质素等）和微生物絮凝剂三大类。

2.1 合成有机高分子絮凝剂

随着工业和人们生活水平的提高，排水中有机质含量大大提高，有机质微粒表面通常带负电，因此阳离子高分子絮凝剂越来越引起广泛关注。它的絮凝性能可通过电荷中和使悬浮胶体粒子絮凝，还可与带负电荷的溶解物进行反应，生成不溶性的盐。它对带负电的有机物和无机物悬浮物都有极强絮凝作用，且具有用量少、成本低、毒性小以及使用pH范围宽等特点。进入20世纪70年代，阳离子絮凝剂的研制开发势头明显增长，美、日、英、法等国在废水处理中大量使用了阳离子型絮凝剂。目前，我国对阳离子絮凝剂的研究开发也已取得了相当进展。杨旭[2]等利用聚丙烯酰胺与甲醛和二甲胺通过曼尼期反应，生产叔胺阳离子聚丙烯酰胺，再与硫酸二甲酷或盐酸反应生成阳离子聚丙烯酰胺。李卓美采用二氰二胺对PAM进行改性，获得新型阳离子PAM。目前国内外已成功地研制出第二代人工合成有机高分子絮凝剂、主要有聚二甲基二丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺及甲基丙烯酸氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物等。季铵盐是很好的杀菌剂，易溶于水，对油污、含色污水的处理能力强、效果好。随着水污染的日趋严重和水中污染物的复杂化，人们又开发出两性高分子絮凝剂。两性高分子絮凝剂是指在同一高分子链上含正负两种电荷的聚电解质产品。它具备阴、阳离子型絮凝剂的特性。在不同介质条件下，适合于处理带不同电荷的污染物。目前世界各国都对两性高分子絮凝剂开展了研究，主要品种为两性聚丙烯酰胺。

2.2 天然高分子絮凝剂

合成高分子絮凝剂在国内外得到广泛研究和应用，但毒性强，难降解，价格高。在人们生活质量提高和环境保护意识日益增强的今天，这些问题逐渐被重视。而天然高分子絮凝剂原料来源广、价格优廉、无毒、易生物降解等特点，应用前景十分乐观。按原料来源的不同，把天然改性高分子絮凝剂分为淀粉衍生物、纖维素衍生物、植物胶改性产物和聚多糖类及蛋白质改性产物等。其中针对淀粉的改性最引人注目，淀粉与丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酷、丙烯睛等单体接枝共聚、交联，使共聚物同时也具有人工合成高分子的性质。此外在研制和应用植物胶类、聚多糖类天然改性高分子絮凝剂方面也取得很大进展。

3 絮凝剂的发展与展望

随着人们对环境质量客观要求的提高和对絮凝剂不断深入的研究，絮凝剂的发展向着无毒、高效、可降解，且不存在二次污染的天然或天然改性高分子絮凝剂及生物絮凝剂的方向发展。

参考文献：

[1]陆柱，蔡兰坤，陈中兴等.水处理药剂[M].北京：化学工业出版社，2002·

[2]杨旭，赵立志.阳离子絮凝剂的研制[J].重庆环境科学，1995，17（5）：17～19.

[3]徐斌，王竟，周集体.微生物利用废弃物的产生絮凝剂的研究与应用[J].工业水处理，2000，20（5）：1～3.