混凝劑的種類與研究進(jìn)展

彭勃 孫開太 葛玉杰 曾嘉 曹雙雙 孫蘭 李勝

摘 要：混凝是一種非常古老是水處理方式。混凝劑的作用原理主要有三種，即靜電作用、吸附架橋作用和沉淀物質(zhì)卷掃作用。水處理中應(yīng)用的混凝劑的種類繁多，可分為無機(jī)混凝劑、無機(jī)高分子混凝劑、有機(jī)混凝劑、微生物混凝劑和復(fù)合混凝劑等。該文綜述了國內(nèi)外混凝劑的種類及研究進(jìn)展；總結(jié)了各種混凝劑的優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用范圍及適用條件；提出了發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：混凝劑 研究進(jìn)展 發(fā)展方向

中圖分類號：TU991.22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0139-02

混凝過程是一個(gè)涉及到物理、化學(xué)、物理化學(xué)、水力學(xué)、膠體化學(xué)等各方面理論的綜合作用的過程，其影響因素眾多，例如水中各種雜質(zhì)的成分和濃度、水溫、pH、混凝劑的性能及投加量、混凝過程中的水力條件、G值和GT值等等。混凝就是水中膠體粒子以及微小懸浮物的聚集過程，主要涉及三個(gè)方面的問題：水中膠體粒子的性質(zhì)；混凝劑在水中的水解物種；膠體粒子與混凝劑之間的相互作用。

1 無機(jī)低分子混凝劑

1.1 鋁鹽混凝劑

傳統(tǒng)鋁鹽是人類文明史上使用最早且最廣泛的一種混凝劑，早在16世紀(jì)，希臘人、埃及人和羅馬人便已經(jīng)熟知明礬具有混凝性能并將其應(yīng)于實(shí)踐當(dāng)中。美國是最早將鋁鹽應(yīng)用于水處理的國家，在1884年，海雅特獲得了用硫酸鋁進(jìn)行水處理的專利權(quán)。傳統(tǒng)鋁鹽混凝劑包括硫酸鋁、氯化鋁和明礬等，這些鋁鹽自19世紀(jì)以來由于其良好的混凝沉降性能而被廣泛應(yīng)用[1]。

1.2 鐵鹽混凝劑

鐵鹽混凝劑與傳統(tǒng)鋁鹽混凝劑相比，不僅生成的礬花大、沉降速度快、沉降性能佳，對混凝所需的環(huán)境如溫度、pH值等要求寬泛，而且在低溫的條件下，其混凝效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)鋁鹽混凝劑。此外，三價(jià)鐵鹽混凝劑的Fe3+還有可能與水體中存在的腐殖酸等有機(jī)物反應(yīng)生成可溶性有機(jī)污染物，影響出水的色度[2]。

2 無機(jī)高分子混凝劑

2.1 聚合鋁鹽混凝劑

在聚合鋁鹽混凝劑中，聚合氯化鋁占有相當(dāng)重要的地位。聚合氯化鋁的生產(chǎn)方法主要有酸溶一步法、凝膠法、中和法以及熱分解法等。在聚合氯化鋁等無機(jī)高分子鋁鹽混凝劑被越來越廣泛使用的同時(shí)，人們也在對聚合鋁鹽在溶液中的形態(tài)、混凝機(jī)理等展開了深入系統(tǒng)的研究[3]。

2.2 聚合鐵鹽混凝劑

無機(jī)高分子聚合鐵鹽混凝劑主要包含PFS、PFC、PFP、PPFC和PASC等。其中PFS是聚合鐵鹽混凝劑的典型代表，由日本首先研制成功并投入市場的。

PFS混凝處理廢水時(shí)生成的混凝物質(zhì)量大、對不同的混凝條件如pH值、水溫的變化適應(yīng)性強(qiáng)。與聚合鋁鹽混凝劑相比，其具有更好脫色、除油、除臭能力[4]，且對重金屬的去除性能佳，可廣泛用于市政用水、印染廢水、制革廢水和礦井水的處理當(dāng)中[5]。

3 有機(jī)混凝劑

中國和埃及早在2000年前就已經(jīng)將天然高分子有機(jī)物應(yīng)用在了水處理中，天然有機(jī)高分子混凝劑是指以淀粉、纖維素等天然高分子物質(zhì)為原料，經(jīng)過一定條件下化學(xué)改性后得到的一種綠色混凝劑[6]。它主要分為淀粉類、纖維素衍生物類、微生物多糖類、半乳甘露聚糖類和動物骨膠類。在近現(xiàn)代水處理中，天然有機(jī)高分子混凝劑一直是一種重要的混凝劑。

4 微生物混凝劑

微生物絮凝劑主要是一類由微生物或其分泌物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，它是利用微生物技術(shù)，通過細(xì)菌、真菌等微生物發(fā)酵、提取、精制而得的水處理劑[7]。根據(jù)微生物混凝劑的制備方法的不同，其主要分為利用微生物細(xì)胞代謝產(chǎn)物的絮凝劑、直接利用微生物細(xì)胞的絮凝劑、利用微生物細(xì)胞壁提取的絮凝劑、以及克隆技術(shù)所獲得的絮凝劑等四大類。

5 復(fù)合式混凝劑

復(fù)合混凝劑即有兩種或者兩種以上的混凝劑組成，其中一種是無機(jī)混凝劑；另外一種可以是無機(jī)混凝劑或者有機(jī)混凝劑，包括酸、無機(jī)鹽或者有機(jī)聚合物。

無機(jī)-無機(jī)復(fù)合型混凝劑是兩種無機(jī)混凝劑在一定條件下共聚得到的，一般會同時(shí)具有兩種無機(jī)混凝劑的優(yōu)點(diǎn)。常見的無機(jī)-無機(jī)復(fù)合型混凝劑主要包括PASiS、PFSiS、PFAC、PASiC、PAFSiC、PFSC等[8-10]。

6 結(jié)語

綜上所述，今后混凝劑總的發(fā)展方向是“高分子化、復(fù)合化、多功能化”。一方面完善無機(jī)高分子混凝劑產(chǎn)品的實(shí)用化研究，同時(shí)加強(qiáng)無機(jī)混凝劑與有機(jī)高分子混凝劑復(fù)合劑型的制造和應(yīng)用。

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