无机高分子絮凝剂的应用研究

【论文关键词】：絮凝剂;废水处理;应用

【论文摘要】：无机高分子絮凝剂的研究、开发和应用在最近十几年来受到了国内外水处理界的广泛重视。将目前已开发出的无机高分子絮凝剂分为聚合铝、聚合铁、聚合硅酸和复合型无机高分子四大类， 在简要概述了不同类型无机高分子絮凝剂机理及其在废水处理中的应用，最后提出了絮凝剂的研究思路和方向。

目前，絮凝剂研究正朝着的以废制废、变废为宝，利用工业废水或矿渣来制取絮凝剂，同时用其处理废水，使资源优化的思路逐步展开。伴随着微生物絮凝剂的深入研究，微生物絮凝剂取代部分传统的无机高分子絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂将成为一种趋势。研制新型、高效、安全、经济的絮凝剂是絮凝剂生产发展的必然方向。经过絮凝剂无害处理后的水可以回用，当前国内每年工业用 水、城市给水、污水处理需求絮凝剂百万吨，研究絮凝剂对国民生产具有重大的现实意义。

1. 聚合铝水处理领域应用概况

在水处理工程领域中，聚合氯化铝絮凝剂在国内外的需求量日益激增，尤其在给水处理中已逐渐取代传统的凝聚剂而成为主流絮凝剂。大量的应用实践证明，使用聚合氯化率替代传统的铁、铝盐混凝剂，可明显提高水厂的净化效能、降低处理成本、改善出水水质。其主要优点表现在：

⑴ 优良的凝聚除浊脱色和去除腐殖质的效果及较广泛的使用pH范围

聚合氯化铝不仅具有强烈的凝聚除浊效果，而且也具有明显脱色及去除腐殖质的效果。在相同处理条件下达到最佳絮凝作用，聚合铝所需剂量比传统铝盐要减少2/3之多。在相同剂量条件下，使用聚合铝能够获得比传统铝盐更低的残余浊度，因而可以以较低剂量得到相同的处理结果。此外，聚合铝使用的pH范围比传统铝盐要宽的多。

⑵ 良好的低温混凝处理效能及沉降效能

一般在低温水（<5℃）时，传统混凝剂的混凝除浊效能明显降低并导致出水水质恶化，而使用聚合铝，无论是低温还是常温水，都能获得较好的混凝除浊效果。此外，聚合铝能够明显提高固液分离效率，改善沉降过滤及污泥脱水性能，从而缩短沉淀池的停留时间，增加产水量。另外，由于所生成絮凝体颗粒大而紧密，从而易于进行过滤和污泥脱水。

⑶ 较低的残留铝含量

聚合铝处理后水中的残留铝含量十分低，传统硫酸铝处理水中的残留铝含量一般为150~255μg/L，而聚合铝处理水质中的残留铝含量只有40~55μg/L。

⑷ 操作简便

采用聚合铝盐处理时操作过程相对传统的处理方法要简便得多。

2. 絮凝剂的具体应用介绍

2.1 无机高分子絮凝剂在印染废水处理中的应用

⑴ 聚铝絮凝剂

碱式氯化铝(PAC)是水处理中最常用的絮凝剂之一，在处理印染废水中应用最为广泛。上海第一丝绸印染厂生化调节池中的印染废水，是以活性染料为主，直接染料为辅，属于高色度、高浓度废水，苏玉萍等[1]采用混凝法对此废水进行处理，当PAC投加量为700～900 mg/L，pH值控制在5.4～6.6时，脱色率可达93％，且PAC较其它絮凝剂所产生的矾花大、沉降速度快，另外，研究还发现对于以活性染料为主的印染废水，PAC的投加量要比处理疏水性染料时的投加料要多。

⑵ 聚铁类絮凝剂

铁盐絮凝剂脱色性能好，因此，铁盐絮凝剂常用于印染废水的脱色。以硫酸亚铁，硫酸，铝盐为基本原料，在硫酸介质中以MnO2为催化剂，经空气氧化而得到的一种高聚合度无机高分子聚合硫酸铁絮凝剂，对印染废水进行处理，废水的脱色率达98％以上，COD去除率达75％以上，基本达到国家规定的排放标准。杜仰民[5]以无机铁盐，对不同类型印染废水进行絮凝脱色，印染废水絮凝加助凝后，脱色率平均达94％，COD的去处率平均达74.3％，处理后的印染废水无色，透明，达到排放标准。

⑶ 复合型絮凝剂

近年来，不少学者利用矿渣废料研制复合絮凝剂，并用于处理印染废水。用自制的硼泥复合混凝剂，对印染废水进行脱色实验，当投加量为0.3 g/L时，其COD去除率达67％以上，脱色率和SS去除率均达98％以上，此法具有投药量少、工艺简单、效率高等优点。

⑷ 聚硅酸盐类絮凝剂

聚硅酸絮凝剂是一种应用较早的絮凝剂，由于其稳定性差，故应用较少，在此基础上，人们研制聚硅酸盐絮凝剂，并用于废水处理，取得了较好效果。

2.2 有机合成高分子絮凝剂在印染废水处理中的应用

⑴ 聚胺类絮凝剂

阳离子型聚胺类絮凝剂是有机絮凝剂中价格较低的一种，在水处理中，有很大应用价值。

⑵ 聚腈类絮凝剂

以聚丙烯腈为高分子链，用双腈双胺与聚丙烯腈大分子上的腈基改性，制得含有多种活性基团的聚合物PAN-DCD，研究了PAN-DCD对活性染料、分散染料及酸性染料废水的脱色效果，并初步探讨了其脱色机理，对各种染色废水脱色率均在80％以上。

⑶ 季胺盐类絮凝剂

采用阳离子型高分子絮凝剂PDADMA(聚二甲基二烯丙基氯化铵)处理印染废水，研究结果表明，PDADMA用于处理印染废水具有投药量少、污泥量少、效率高等优点，处理效果明显优于无机絮凝剂。张雪馨等[21]针对活性染料含有磺酸基的特点，对双腈胺-甲醛缩合物进行改性，制得阳离子絮凝剂MG，处理亲水性染料废水，脱色率大于85％。

2.3 天然高分子絮凝剂在印染废水处理中的应用

⑴ 淀粉衍生物絮凝剂

近年来淀粉类絮凝剂在印染废水中应用也非常广泛。李旭祥等[23]用过硫酸铵为引发剂，使菱角粉与丙烯腈接枝共聚，制得的改性淀粉配以助凝剂碱式氯化铝处理印染废水，浊度去除率可以达到70％以上。

⑵ 木质素衍生物絮凝剂

自70年代以来，国外已研究了以木质素为原料合成季胺型阳离子表面活性剂，用其处理染料废水获得了良好的絮凝效果。我国利用造纸蒸煮废液中木质素合成了阳离子表面活性剂，处理印染废水，结果表明，木质素阳离子表面活性剂具有良好的絮凝性能，脱色率超过90％。以草浆黑液中提取木质素，作为絮凝剂，并与氯化铝、聚丙烯酰胺的效果进行了比较，证实了木质素处理印染废水的优越性。

⑶ 其它天然高分子絮凝剂

以天然资源为主要原料，经物理、化学加工后制成两性新型复合混凝脱色剂ASD-Ⅱ对印染厂的还原、硫化、纳夫妥以及阳离子和活性染料的染色废水进行絮凝脱色实验，脱色率平均大于80％，最高达98％以上，COD去除率平均大于60％，最高达80％以上。张秋华等[32]采用研制的羧甲基壳聚糖絮凝剂处理毛巾厂的印染废水，实验结果显示，羧甲基壳聚糖絮凝剂在废水的脱色和COD的去除效果方面，都优于常用的其它高分子絮凝剂。

[1] 朱亦仁. 环境污染治理技术，北京：中国环境科学出版社，2002.

[2] 丁忠浩. 有机废水处理技术及应用，北京：化学工业出版社，2002.

[3] 汤鸿霄， 钱易， 文湘华. 水体颗粒物和难降解有机物的特性与控制技术原理，上卷，北京:中国环境科学出版社，2000.

[4] 杨岳平， 徐新华， 刘传富. 废水处理工程及实例分析，北京：化学工业出版社，2003 .

[5] 任朝华， 张光华. 无机复合絮凝剂在造纸废水处理中的应用与发展[J]. 中国造纸报， 2004.