基于聚电解质在含油污水处理中的应用

孙周平 王飞 徐峰

摘要：随着科学技术及工业水平的不断发展，我国的石油化工产品也在大量生产，但是在发展的过程中往往会产生大量的含油污水。由于含油污水的成分较为复杂，一般包括石油和焦油，同时还有一些泥沙细菌等不溶性大颗粒，工业上处理含油污水的方式主要有盐析法、聚凝剂除油法、电絮凝剂除油法等，而现阶段主要使用有机聚电解质和无机聚电解质对含油污水进行沉降处理，在研究中我们发现有机聚电解质产生沉淀较大，分离效果较好且不会影响水体酸碱性和温度，但是花费较高，而无机聚电解质较为便宜但是除污效果较差，将有机聚电解质和无机聚电解质结合起来使用效果更为明显。

关键词：聚电解质；含油污水；处理；应用

含油污水是指在工业生产的过程中，产生的含油油类物质的废水，一般包括天然石油、石油产品等。含油污水来源广泛，除了石油冶炼之外，其他很多途径都会产生含油污水，这就意味着，如果不能正确处理含油污水，则会对整个生态环境造成无法比拟的影响。这就要求企业在发展工业的同时不能忘记正确处理工业废料，我国现在实行“谁污染，谁治理。谁开发，谁保护。”的政策，要求工业生产的工业垃圾必须及时清理，部分企业逐渐开始寻找解决含油污水的方法，含油污水的主要处理方法有盐析法、聚凝剂除油法、电絮凝剂除油法、粗粒化除油法、吸附法、膜分离法等，本文主要探究不同的聚电解质在含油污水处理中的应用，希望可以给同行一些建议。

1.含油污水的组成及其危害

由于含油污水的来源较为复杂，所以其组成也较为复杂，一般来讲，含油污水主要来源于石油的开采和精炼以及石化工艺。在石油开采的过程中，需要对原油进行油水分离，不可避免产生污水，另外对钻井等设备进行水冲洗等也会产生含油污水。除了石油开采和加工排出大量污水外，其他轻工业、铁路和运输、食品加工甚至生活用水中也会产生大量的含油污水。不同来源的污水其组成成分以及油浓度差别很大，例如石油的精炼过程中产生的废水含油量约为150-1000 mg/L，而加油站废水中的焦油含量可以达到2000-3000 mg/L。含油污水中的污染物在水中的分散状态也不尽相同，一般而言可以分为三种：（1）分散在废水中的颗粒大于100μm的固体及油粒，这部分污染物含有大量泥沙及一些金属腐蚀后残留的固体（Fe2O3，CaO，CaSO4，AgCl等）、细菌及其分泌物以及原有中的沥青等物质，这类污染物由于粒径较大易于进行分离，在含油污水中约有60%-80%；（2）10-100μm的乳化油容易分散在废水中，不易于废水分离；（3）废水中还含油大量的可溶物质，包括溶解在水中的油脂以及各种金属无机离子（Mg2+，Na+，Ca2+，HCO3-，SO42-等）这类物质污染性较大，具有强烈的腐蚀性，不仅会腐蚀管道，而且大量的H2S和磷酸盐可以为细菌提供必要的元素，促使细菌滋生，造成水华。含油废水可以浸入土壤的孔隙中形成油膜，造成堵塞效应，使空气和水分不能渗透到土壤中，不利于作物的生长，甚至导致作物死亡；而排入水体后也容易在水面形成油膜，使得氧气无法进入水体，造成水生生物严重缺氧死亡，所以其造成的环境问题是非常严重的。

2.聚电解质在含有污水处理中的应用

对于含油废水中的粒径大于100μm的杂质可以通过过滤、浮选等方法出去，但是10-100μm的乳化油以及溶解在水中的油脂和离子往往难以出去，所以近年来聚电解质逐渐应用在废水的处理上，且取得了一定的成功，成为含油污水处理剂的主流并且陆续出现了无机聚电解质，有机聚电解质等。

2.1.无机聚电解质

无机聚电解质包括聚合铝、聚合铁、聚硅酸铝等，主要原理是利用电解质的聚沉效应，即在溶胶加入阳离子或者阴离子中和胶体离子所带电荷后，破坏胶体内的稳定电荷结构，促使其聚集形成大颗粒以沉淀的形式析出。而现在使用最多的是Al2（SO4）3、AlCl3、FeCl3明矾等，铝盐不仅可以对带负电的离子进行中和，它还可以在一定pH时自发形成Al2（OH）24+、Al6（OH）153+、Al13（OH）345+等多种形式，这些大分子形式更容易促使胶体中的有机物聚沉，但是由于偏铝酸根为酸性，可能会降低水中pH，容易腐蚀管道。另外，Fe3+、Ca2+、Mg2+还可以与水中的酸根离子结合，使其产生不溶性盐沉降下来，但是容易产生新的金属离子污染物，也容易影响污水中的酸碱度，这个化学反应为放热反应，会增加水体温度，所以需要对其进行进一步优化和改进。

2.2.有机聚电解质

有机聚电解质是指侧链中含有可电离集团的高分子，一般按照离子型可以分为阳离子型聚电解质（聚乙烯吡啶、聚乙烯亞胺盐酸盐等）、阴离子型聚电解质（聚苯乙烯硫酸、聚苯乙烯磺酸）以及两亲性高分子电解质（蛋白质、羧酸—吡啶共聚体）。一般常用于污水处理的阳离子聚电解质是阳离子聚丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵的均聚物等，由于污水中阴离子含量较大，且胶体离子表面也容易含有负电荷，而阳离子表面带有正电荷，所以阳离子聚电解质的重要性逐渐提高。阳离子聚电解质可以中和油脂表面负电荷，破坏其相互之间的静电排斥，促使其产生交联，使其产生大颗粒沉降下来，通过过滤除去。常用的阴离子聚电解质时部分水机的聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺一般含有较长的分子链，可以用于吸附水中的油以悬浮颗粒，而且会与小分子油脂产生氢键、配位键等非共价键，增强其吸附效果。但是阴离子聚电解质的溶解性较差，所以在水中不易扩散，需要适当提高温度帮助其扩散，否则，会花费大量的时间。

2.3.无机聚电解质与有机聚电解质的复配

无机聚电解质对酸碱度及温度影响较大，产生的沉淀较为分散，不易过滤，而有机聚电解质不会影响溶液的酸碱度及温度，但是其生产成本较大，费用较高，两种聚电解质各有利弊，为了达到利益最大化，可以将两种聚电解质结合起来使用。首先在含油污水中加入无机聚电解质使大量的沉淀产生，而后再加入少量有机聚电解质促使小的絮状沉淀聚集产生大而牢固的沉淀，提高污水处理效率还可以节约成本。

3.结束语

由于含油废水的较其他废水更难处理，所以我国技术人员在不断寻找解决问题发方法。经过我们的研究发现，有机聚电解质产生沉淀物较大，且分离效果较好同时不会影响水体酸碱性和温度，但是有机聚电解质合成较为困难所以费用较高，而无机聚电解质较为便宜但是除污效果较差，还会降低水体pH，引入其他金属阳离子等问题，将有机聚电解质和无机聚电解质结合起来使用效果更好，不仅可有有效的除去水中的污染物，还可以节约成本。希望在未来的发展中，更为优化的污水处理剂被发明出来，为我国环境保护尽一份力。

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