水处理中的絮凝剂应用前景分析

童慧娟
摘要:絮凝剂的作用是能够使溶液中的溶质或悬浮的细微颗粒进行凝聚并沉降，它的这种特性使得它在工业水处理的过程中得到了非常广泛的应用，本论文总结了历年来人们使用过的各种絮凝剂的特点以及在水处理过程中的实际应用效果，探讨了水处理中絮凝剂应用的前景。
关键词:絮凝剂；水处理；应用效果；前景
随着全球经济的不断发展，工业污染问题也越来越严重，防止污染、保护环境已经是当今的一个非常重要的课题。在所有的污染中，水污染是最为严重的，而水污染的主要源头就是工业废水，因此，如何处理工业废水，使其排放时能够达到排放标准已经引起了我国政府的高度重视。目前，处理工业废水的方法有很多，如：化学氧化法、电渗析法、吸附法、生化法、絮凝沉淀法等，而利用絮凝剂进行水处理的方法是目前最经济、最有效的污水处理方法。用于水处理的常用絮凝剂一般包括无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。
一、絮凝剂的分类
1.无机高分子絮凝剂
无机高分子絮凝剂是从20世纪60年代开始发展起来的，它的效果较以往的传统絮凝剂要好得多，价格相对于有机高分子絮凝剂便宜，因此，在工业废水处理中是比较常用的。但是，早期使用的硫酸铝（Al2（SO4）3）和三氯化铁（FeCl3）对污水的处理还不是很理想，并且容易腐蚀金属，聚铝和聚铁虽然效果比较明显，但是，聚铝容易在水中生成氢氧化铝（Al（OH）3）并形成污垢，聚铁则容易使水显现黄色。近年来聚合氯化铝铁（PAFC）和聚合硫酸铝铁（PAFS）已经在我国制备成功，它们具有反应速率快、沉降快、絮凝体大和过滤性强的特点。因此，已经得到广泛的应用。
2.有机高分子絮凝剂
有机高分子絮凝剂又分为天然有机高分子絮凝剂和人工合成高分子絮凝剂两大类，与无机高分子絮凝剂相比， 有机高分子絮凝剂具有用量少、反应速度快、受pH值、温度以及其共存盐类的影响小、生成污泥量少且处理容易等优点，应用前景较为广阔。
（1）天然有机高分子絮凝剂
天然有机高分子絮凝剂通常是由淀粉、纤维素、木质素、甲壳素等一些天然物质经过改性后制造而成的，一般包括：木质素衍生物、淀粉衍生物、植物胶改性产物、壳聚糖及甲壳素改性产物、多糖类及蛋白质改性产物等，经过改性后它们的活性基团的数量大大增加，聚合物呈现出分支结构，使有絮凝能力的基团分散开来，使其能够对悬浮体系中的颗粒物有更强的捕捉与沉降作用。这些天然有机高分子絮凝剂具有获取容易、价格低廉、无毒副作用、无污染等特点
（2）人工合成高分子絮凝剂
人工合成有机高分子絮凝剂的特点是相对分子质量较大、官能团较多，而且还可以根据污水的各种特点来人工调节它的分子量以及官能团的排列顺序，使其达到有效处理污水的目的。在人工合成有机高分子絮凝剂中PAM的应用最广泛，目前，它的使用量占人工合成有机高分子絮凝剂总量的86%，可分为阴离子型(APAM)、阳离子型( CPAM )、非离子型和两性离子型。在合成CPAM的所有方法中，通过AM 与阳离子单体共聚的方法在工业上比较容易实现。二甲基二烯丙基氯化铵是最常用的阳离子共聚单体，也有一些采用其他阳离子作共聚单体的报道。Shen等以2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为共聚单体得到阳离子型高分子絮凝剂( PAM-DMC)，用它可以有效地处理染料废水。Ahmad等首次以有机聚合物完全取代无机混凝剂，在给定的剪切力下，直接絮凝预处理棕榈油厂的污水，在最佳条件下，悬浮固体、COD、石油、油脂的去除率分别为99.66%，55.79%，99.74%，80.78%。直接絮凝工艺与传统的混凝过程相比，大大降低了处理成本并实现了工业废水的回收。Ma等合成了链端带有-OH离子，并对温度敏感的新型高分子絮凝剂。Yue 等用缩聚二甲胺和环氧氯丙烷在1，2-乙二胺用作改性剂的条件下制备出了多胺絮凝剂。结果表明，在环氧氯丙烷和已二甲胺的反应温度为70 ℃，摩尔比为1.5，1，2-乙二胺占总反应单体质量的3%，反应时间为7 h的条件下，可以制备出阳离子性和高黏度的多胺聚合物。它可以作为絮凝剂处理模拟和实际染料废水，对染料废水色度和COD 的去除率分别为90%，89%。Wang等研制出一系列具有不同碱化度(B)、不同二甲基二烯丙基氯化铵聚合物( PDMDAAC)的聚合铁复合絮凝剂( PFC-PDMDAAC)，对比了该絮凝剂与聚合氯化铁( PFC)或PDMDAAC以及二者先后投加时对黄河流域地表水和造纸中间废水的絮凝效果。结果表明，电中和作用是PFC-PDMDAAC的主要作用机理，PFC-PDMDAAC 具有最佳的絮凝效果。
3.微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是人们利用现代生物技术，经过一系列的发酵、提取和精制等工艺从某些微生物本身或其分泌物和代谢物中提取出来的具有凝聚能力的产物，这种产物是一种没有毒副作用的生物高分子化合物。主要包括糖蛋白质、多糖、蛋白、DNA和纤维素以及有絮凝活性的生物菌体。微生物絮凝剂具有絮凝活性高、絮凝范围广、使用安全、无公害、无二次污染等特点，并且，由于能够生成絮凝剂的细菌种类非常多，繁殖能力强，生长速度非常快，有利于微生物絮凝剂的批量生产，因此，微生物絮凝剂的研究与开发已经成为当今世界絮凝剂研发的重要课题。
二．絮凝剂的发展前景
当今社会，人们越来越多的意识到环境保护的重要性和紧迫性，但是，随着全球经济的发展，人们制造的产品越来越多，工业废水的成分也更加复杂，所以，我们迫切需要更高效、更环保的絮凝剂来进行有效地污水处理，保护我们的水资源。笔者认为，今后絮凝剂的研发及性能改善应该主要集中在以下几个方面：
1.目前，学术界对无机和有机高分子复合絮凝剂的研究较多，但几乎都处于实验阶段，因此，笔者认为当前的工作重点在于筛选出絮凝剂最有效的组分配比、优化絮凝剂生产的工艺流程。并且，应当在考虑降低污水处理成本的同时，加大复合絮凝剂的研发和生产力度。
2.微生物絮凝剂的特点决定了它拥有广阔的应用前景，但是，我们当前的任务是必须要寻找更易获得，更加廉价的物质作为微生物絮凝剂产生菌的培养底物，以降低絮凝剂的生产成本。并且，我们还应当考虑将其他类型的絮凝剂与微生物絮凝剂配合使用，或与微波、超声波、膜分离、磁场等物理方法联合起来进行处理污水。
3.努力进行对低毒性或无毒性、无二次污染的环保型复合絮凝剂的研究，笔者相信，随着对有机高分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂以及复合絮凝剂絮凝机理的不断深入研究，生产工艺流程的不断优化以及廉价原料的进一步开发，我们一定能够生产出无污染、有针对性、高效率、成本低的高效絮凝剂，使复合絮凝剂和微生物絮凝剂在今后的工业废水处理中起到更大作用。
结语：
总之，目前，我们用于污水处理的絮凝剂的品种繁多，从无机到有机、从低分子到高分子、从单一型到复合型一直是其发展走向，并且逐步形成系列化和多样化的产品。笔者认为，污水处理絮凝剂的研发目标必然是廉价、无毒、实用、环保和高效。
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