高分子水處理劑研究現狀

羅黎玲　吳洪特

【摘 要】水是生命之源，但社會的進步，使人們對水資源的需求更大，水體污染也隨之加劇。為了能夠實現高效環保的污水處理目標，本文對新型、環保、高效、且成本低廉的高分子水處理劑進行簡要概述。

【關鍵詞】水體污染；高分子；水處理劑

一、高分子水處理絮凝劑

（一）絮凝劑的發展

絮凝劑發展已經經歷了較為漫長的過程。最早研究和制備的都是傳統的無機絮凝劑，主要是一些低價金屬鹽類，接著又陸續發展研究出了：無機高分子、有機高分子以及微生物絮凝劑。

1.無機絮凝劑

傳統的無機絮凝劑主要是鋁、鐵鹽類，如氯化鋁、氯化鐵、明礬等。主要機理基本都是無機鹽或其水解過程的中間產物，在水中產生的陽離子與膠體粒子或者懸浮顆粒表面帶有的負電荷，在靜電吸附作用力下相結合，使這些帶負電荷的懸浮物沉淀而從水中分離。但其分子量較低，用量大，絮凝效果較差。

無機高分子絮凝劑多為鐵、鋁類的聚合物，如聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵、聚合氯化硫酸鐵等。但pH值及共存鹽類對其絮凝效果影響較大，絮凝劑性能不穩定，儲存時間短，還有可能造成二次污染問題。

2.有機高分子絮凝劑

有機高分子絮凝劑與無機絮凝劑相比，其用量少、沉降快、受溫度、值和鹽類的影響小，發展前景廣闊。

合成有機高分子絮凝劑的原料主要為石化產品，最為廣泛的是聚丙稀酰胺及其衍生物、同系物的應用。聚丙稀酰胺類絮凝劑分子量高，在水中可通過架橋作用、電子吸附中和作用使懸浮粒子、有機物沉降出來。但隨著資源危機的加劇，導致石油產品價格上漲，使人們難以接受丙稀酰胺絮凝劑的價格。

天然高分子絮凝劑主要有淀粉、木質素及甲殼素及其衍生物等類絮凝劑等。這類絮凝劑的成本低廉，產品可完全生物降解，環保無污染問題。但其絮凝效果較差。

3.微生物絮凝劑

微生物絮凝劑，是生物技術發展的產物，它從微生物體內或其分泌物中提取、純化得到的高分子聚合物，有較高的熱穩定性且安全高效，并能自然降解。但因其受易水質的影響、產量小、成本高，目前還處于研究中，無法實現工業化。

從上述絮凝劑的發展歷史來看，經過漫長的過程，無機絮凝劑慢慢由有機和微生物絮凝劑代替。

二、淀粉改性絮凝劑的研究

天然淀粉具有親水性，但是低溫時與水不溶，且加熱還會產生糊化、變稠及流動性差等缺陷，因此使用時有很大的局限性。而聚丙稀酰胺在高分子絮凝劑中最具代表性，廣泛應用于各種領域，但其價格高，受溫度、酸堿度等條件的影響大。因此研究以天然高分子經化學改性而形成的天然改性高分子絮凝劑勢在必行。

淀粉接枝丙稀酰胺類絮凝劑彌補了性能上的不足，這種新型絮凝劑兼具天然、合成高分子的雙重性能，把淀粉親水的剛性鏈作為骨架，接枝柔性的聚丙煉酰胺支鏈，而形成剛柔并濟的網狀大分子，具有比更強的捕獲能力。其用量少、價格低、分子鏈寬、熱穩定性強、效果好，備受人們關注。

近年來，淀粉接枝聚丙稀酰胺絮凝劑的報道有很多，郭玲等人利用60Coγ射線預輻照法制備出了淀粉接枝共聚物，絮凝效果比國產聚丙稀酰胺要好，處理過的廢水達到了排放標準；史俊杰將玉米淀粉與丙煉酰胺接枝，并用于生活污水和含油廢水的處理；李淑紅等將淀粉接枝丙稀酰胺絮凝劑處理高礦化度的油田廢水，且性能優良，處理后水的獨度及都到達了排放標準；黃公洛將淀粉接枝丙烯酰胺聚合物應用于長江水的處理，與無機絮凝劑聚合氯化鋁對比，可以明顯看出淀粉接枝丙稀酰胺絮凝劑的效果更優。

三、超分子水處理吸附劑

（一）超分子化學的研究進展

超分子作用是具有分子識別能力的主客體分子間的相互作用，其分子間作用力包括：氫鍵、范德華力、靜電作用力、疏水親脂作用力、芳香堆積力、配位鍵作用力等。所謂分子識別是指主體對客體選擇性地結合并產生特殊功能的過程，它是構成超分子結構、體系的基礎，是超分子化學研究的一個核心內容。但并不是任意兩個分子之間都能形成超分子體系，首要前提是需要一個特定空間環境，并能通過一定的形式進行相互匹配。其中的匹配包括主客體的結合、尺寸與形態的兼容、分子與電子的互補、剛柔性的調節、主客體之間相互作用點和接觸面積的多少等等。這些匹配使得超分子具有的高度的選擇識別能力，而自發形成有序結構的這種過程就稱作超分子自組裝。

（二）靜電紡絲技術

靜電紡絲是現有的唯一可以連續制備納米纖維的技術，該技術在1934年間由Formhals提出，其原理是：在外加電場的作用下，在注射器內的聚合物溶液或溶體克服自身的表面張力而形成噴射細流，最終溶劑蒸發或溶體冷卻得到纖維。各種研究結果表明，靜電紡絲得到的纖維具有各項優異性能，如比表面積大、硬度和強度都較高等，并且通過改變靜電紡絲的參數，我們可以得到不同特殊結構的纖維，如多孔、中空、有序排列和三維結構的纖維等。

（三）納米纖維在水處理中的應用

納米纖維膜技術具有低操作成本、高效等特性。廣泛地應用于水處理領域。靜電紡絲制備的納米纖維具有直徑小、多孔、比表面積大等性能，是一種優良的膜材料，在水處理中可用作檢測和過濾、吸附分離。Haider Sajjad等人用靜電紡絲法制備了殼聚糖膜并測定了其在水溶液中對金屬的吸附性能，結果表明，殼聚糖膜在水中沒有喪失生物適應性、活性和無毒性，并表現出了良好的抗腐燭及金屬吸附性能。Kris J Senecel等人將帶有羧基的PVC，帶有氨基的聚胺和聚亞安酯混紡得到纖維膜，該膜因帶有特定的功能型官能團，所以對特定的抗體或污染物有很高的靈敏度，在污染物檢測中很有應用前景。

四、小結

水資源短缺是我國面臨的關系到國計民生的重大問題，對水體污染的治理顯得極為重要。目前，污水處理主要有吸附法、化學中和沉淀法、電解法、離子交換法、電滲析等，但這些方法或者所需費用昂貴，或者不能有效處理。所以，尋找新型、環保、高效、且成本低廉的水處理材料將是以后的發展方向。

參考文獻：

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