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              1. 絮凝劑種類

                絮凝劑分類根據其組成,可將其分為無機絮凝劑和有機絮凝劑及近年興起的生物絮凝劑三大類;根據它們分子質量高低,可將其分為低分子和高分子兩大類;若按其官能團離解后所帶電荷的性質,可將其分為非離子型、陽離子、陰離子、兩性等。

                絮凝劑污水處理效果

                絮凝劑污水處理效果

                 

                1 無機絮凝劑 ?

                無機絮凝劑也稱凝聚劑, 主要應用于飲用水、工業水的凈化處理以及地下水、廢水淤泥的脫水處理等。無機絮凝劑主要有鐵鹽系和鋁鹽系兩大類, 按陰離子成分又可分為鹽酸系和硫酸系, 按相對分子量又可分為低分子體系和高分子體系兩大類。

                1.1 無機低分子絮凝劑 ?傳統的無機絮凝劑為低分子的鋁鹽和鐵鹽, 其作用機理主要是雙電層吸附[4]。鋁鹽中主要有硫酸鋁(Al(SO4)3·18H2O)、明礬(Al2(SO4)3·K2SO4·24H2O)、鋁酸鈉(NaAlO3)。鐵鹽主要有三氯化鐵(Fe-Cl3·6H2O)、硫酸亞鐵(FeSO4·6H2O)和硫酸鐵(Fe2(SO4)3·2H2O )。硫酸鋁絮凝效果較好, 使用方便,但當水溫低時, 硫酸鋁水解困難, 形成的絮凝體較松散, 效果不及鐵鹽。三氯化鐵是另一種常用的無機低分子絮凝劑, 具有易溶于水, 形成大耳中的絮體、沉降性能好、對溫度、水質和pH 的適應范圍廣等優點, 但其腐蝕性較強, 且有刺激性氣味, 操作條件差[5~9]。無機低分子絮凝劑的優點是經濟、用法簡單, 但用量大、殘渣多。絮凝效果比高分子絮凝劑的絮凝效果低

                1.2 無機高分子絮凝劑

                無機高分子絮凝劑是20 世紀60 年代以來在傳統的鐵鹽和鋁鹽基礎上發展起來的一類新型

                水處理藥劑。其絮凝效果好, 價格相對較低, 已逐步成為主流絮凝藥劑。在日本、西歐和中國, 目前都已有相當規模的無機高分子絮凝劑的生產和應用, 其產量約占絮凝劑總產量的30%~60%[10]。近年來, 我國高分子絮凝劑的發展趨勢主要是向聚合鋁、鐵、硅及各種復合型絮凝劑方向發展, 并已逐步形成系列: 陽離子型的有聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚合磷酸鋁(PAP)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鐵(PFC)、聚合磷酸鐵(PFP)等; 陰離子型的有活化硅酸(AS)、聚合硅酸(PS);無機復合型的有聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚硅酸硫酸鐵(PFSS)、聚硅酸硫酸鋁(PFSC)、聚合氯硫酸鐵(PFCS)、聚合硅酸鋁(PASI)、聚合硅酸鐵(PFSI)、聚合磷酸鋁鐵(PAFP)、硅鈣復合型聚合氯化鐵(SCPAFC)等。生物聚合鐵(BPFS)

                2 有機高分子絮凝劑

                有機高分子絮凝劑是20 世紀60 年代開始使用的第二代絮凝劑。與無機高分子絮凝劑相比,?有機高分子絮凝劑用量少, 絮凝速度快, 受共存鹽類、污水pH 值及溫度影響小, 生成污泥量少, 節約用水。強化廢(污)水處理, 并能回收利用。但有機和無機高分子絮凝劑的作用機理不相同, 無機高分子絮凝劑主要通過絮凝劑與水體中膠體粒子間的電荷作用使N 電位降低, 實現膠體粒子的團聚, 而有機高分子絮凝劑則主要是通過吸附作用將水體中的膠粒吸附到絮凝劑分子鏈上, 形成絮凝體。有機高分子絮凝劑的絮凝效果受其分子量大小、電荷密度、投加量、混合時間和絮凝體穩定性等因素的影響。目前有機高分子絮凝劑主要分兩大類, 即合成有機高分子絮凝劑和天然改性高分子絮凝劑。2.1 合成有機高分子絮凝劑

                合成有機高分子絮凝劑以聚乙烯、聚丙烯類聚合物及其共聚物為主, 其中聚丙烯酞胺類用量

                最大, 占有機高分子絮凝劑的80%左右。目前, 國內外有關陽離子型合成高分子絮凝劑的報導比較多主要是季胺鹽類、聚胺鹽類以及陽離子型聚丙烯酞胺等, 其中研究與應用最多的是季胺鹽類。它們均己研制成功并在工業水處理中得到了廣泛的應用。龍柱等人利用協同增效原理將聚和氯化鋁與有機合成高分子復合, 制得一種新型有機—無機復合高分子絮凝劑, 處理造紙廢水, 效果優于單獨使用聚和氯化鋁。由于有機合成高分子絮凝劑的生產成本高, 產品或殘留單體有毒, 使其廣泛應用受到限制。

                2.2 天然改性高分子絮凝劑

                天然高分子絮凝劑的使用遠小于合成的有機高分子絮凝劑, 原因是其電荷量密度較小, 分子

                量較低, 且易發生生物降解而失去其絮凝活性。而經改性后的天然有機高分子絮凝劑與合成的有

                機高分子絮凝劑相比, 具有選擇性大、無毒、價廉等顯著特點。這類絮凝劑按其原料來源的不同, 大體可分為淀粉衍生物、纖維素衍生物、植物膠改性產物、多糖類及蛋白質改性產物等[11] 。由于天然高分子物質具有分子量分布廣、活性基團點多、結構多樣化等特點, 易于制成性能優良的絮凝劑,所以這類絮凝劑的開發勢頭較大, 國外已有不少商品化產品。我國天然高分子資源較為豐富, 但相對而言, 我國在這方面研究還開展得較少。

                ( 1) 淀粉衍生物

                淀粉衍生物是通過淀粉分子中葡萄糖單元上羥基與某些化學試劑在一定條件下反應制得的。

                曹炳明等人[12]用木薯粉為原料研制的CS- 1 型陽離子絮凝劑, 用于污水處理廠二級污水的處理, 可縮短泥水分離的絮凝沉降過程, 提高出水水質, 對污泥脫水具有良好的促進作用。

                ( 2) 木質素衍生物

                木質素是存在于植物纖維中的一種芳香族高分子, 是水處理及各種化工產品中的基礎原料。

                Ractior 和Dilling 分別于70 年代中后期以木質素為原料合成了季胺型陽離子表面活性劑, 用其處理染料廢水獲得了良好的絮凝效果。朱建華等人[15]利用造紙蒸煮廢液中的木質素合成了木質素陽離子表面活性劑, 用其處理陽離子染料、直接染料及酸性染料廢水。實驗結果表明, 這種藥劑具有良好的絮凝性能, 對各種染料的脫色率均超過90%。吳冰艷等[16]將從造紙黑液中提取的木質素與自制的季銨鹽單體反應, 合成了木素季銨鹽絮凝劑, 該絮凝劑對高濃度高色度的J 酸染料廢水有很好的絮凝效果。

                ( 3) 甲殼素衍生物

                甲殼素是自然界含量僅次于纖維素的第二大天然有機高分子化合物, 它是甲殼類(蝦、蟹)動

                物、昆蟲的外骨骼的主要成分。甲殼素的化學成分是N- 乙酰- D- 葡萄糖胺殘基以β- 1, 4 糖苷鍵連接而成的多糖。對甲殼素進行分子改造, 脫除其乙?;? 得到殼聚糖, 它是一種很好的陽離子絮凝劑。由于這類物質分子中均含有酰胺基及氨基、羥基, 因此具有絮凝、吸附等功能, 不僅對重金屬有鰲合吸附作用[17~19], 還可有效地吸附水中帶負電荷的微細顆粒。殼聚糖作為高分子絮凝劑的最大優勢是對食品加工廢水的處理, 殼聚糖可使各種食品加工廢水的固形物70%~98%。

                3.微生物絮凝劑

                微生物絮凝劑是一種高效、無毒、無二次污染、能自行降解、使用范圍廣的新一代絮凝劑[20, 21]。

                微生物絮凝劑的絮凝機理有三種:橋連作用、中和作用和卷掃作用。目前流行的一種學說認為:絮凝劑是通過離子鍵、氫鍵的作用與懸浮穎粒結合。由于絮凝劑的分子量較大, 一個絮凝劑分子可同時與幾個懸浮穎粒結合, 在適宜條件下迅速形成網狀結構而沉積, 從而表現出很強的絮凝能力。影響微生物絮凝劑絮凝能力的因素很多, 主要包括溫度、pH 值、金屬離子、絮凝劑濃度等。早在20 世紀70 年代末, 日本學者就在研究酞酸酯的生物降解過程中, 發現了具有絮凝作用的微生物培養液, 并于80 年代后期制成了命名為NOC—1 的第一種微生物絮凝劑。我國于90 年代開始涉及這一領域的研究, 并取得了相當的成就, 個別已經應用到工程上。

                4.復合型絮凝劑

                近年來研究人員發現在處理廢水等復雜、穩定的分散體系時, 復合絮凝劑表現出優于單一絮

                凝劑的效果。從化學組成上來看, 其大致可以分為無機/ 有機復合絮凝劑和微生物無機復合型絮凝劑兩大類。

                4.1 無機/ 有機復合絮凝劑

                無機/ 有機復合絮凝劑具有適應范圍廣, pH 值適應性大, 對低濃度或高濃度水質、有色廢水、

                多種工業廢水都有良好的凈水效果, 而且污泥脫水性好等特點。

                其復配機理主要與協同作用有關。一方面污水雜質為無機絮凝劑所吸附, 發生電中和作用而

                凝聚; 另一方面又通過有機高分子的橋連作用, 吸附在有機高分子的活性基團上, 從而網捕其它的雜質顆粒一同下沉, 起到優于單一絮凝劑的絮凝效果。

                4.2 微生物無機復合型絮凝劑

                董軍芳等人把微生物與硫酸鋁復配使用, 比單用其中任何一種絮凝劑的絮凝效果都要好[22]。

                但目前未見把這兩種絮凝劑做成復合絮凝劑對實際廢水進行處理的實例。

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