【摘要】目前，隨著工業(yè)化進程的加快，生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水量迅速增加，廢水處理問題已經(jīng)引起了國家的重視，隨著“水十條”的頒布，企業(yè)在生產(chǎn)過程中不得不面臨污水處理的問題。混凝技術(shù)是水處理中一種常用技術(shù)，該方法操作方便，可以快速、高效的處理各種廢水。其中絮凝劑的選擇是水處理效果的關(guān)鍵技術(shù)，本文針對無機、有機和復合絮凝劑在水處理中的應(yīng)用進行探討，同時，針對一種新型的有機、無機混合的國外絮凝劑進行簡單介紹。

【關(guān)鍵詞】絮凝劑；水處理；聚丙烯酰胺；環(huán)保

1、 概述

       絮凝劑是水處理中常用的化學藥劑，其性能的好壞，關(guān)系到水處理后水質(zhì)的狀況。其絮凝原理是通過絮凝劑中的化學物質(zhì)與廢水中不容易沉淀的膠體顆粒、金屬離子等雜質(zhì)進行結(jié)合，形成較大的顆粒，從而除去水中的雜質(zhì)。該過程通常由靜電力、化學力和機械力三者共同作用的結(jié)果。絮凝劑作用過程通常包括四個階段：（1）絮凝劑均勻分散到水中；（2）絮凝劑在廢水中擴散；（3）絮凝劑與懸浮顆粒充分接粗；（4）絮凝劑和廢水中懸浮顆粒共同沉降。沉降后的廢水可以采取沉降法、過濾法、離心法將沉降物與水分離，從而去除廢水中的雜質(zhì)，使工業(yè)廢水能夠達到國家排放要求，進行直接排放。

       常見的具有絮凝效果的化學物質(zhì)有無機絮凝劑、有機高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。下面我們將主要從這前兩方面進行簡單總結(jié)。

2、 無機絮凝劑

       無機絮凝劑主要是可以水解成膠體狀化合物的無機鹽，按照其發(fā)展過程，可以分為三類：無機低分子絮凝劑、無機高分子絮凝劑、多核復合絮凝劑。

表一：各種常見絮凝劑

       常見的絮凝劑中，無機低分子絮凝劑的優(yōu)點是比較經(jīng)濟、用法簡單，也是現(xiàn)在工廠里最常用的污水絮凝方法，但是其用量大，絮凝效果不好，而且成本高，對金屬等具有較強的腐蝕性能，因此，限制了其使用前景。在其基礎(chǔ)上，人們合成了很多無機的聚合物絮凝劑，該類絮凝劑比常見的無機低分子絮凝劑效果好，主要在于它們可以提供大量的絡(luò)合離子，而且能夠強烈的吸附膠體微粒，通過吸附、橋架、交聯(lián)，使膠體聚集、沉降。在絮凝劑的研究基礎(chǔ)上有了很大的進步。

       多核復合絮凝劑是在無機單核高分子絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類絮凝劑，由于其含有多核或者多配位基團，兼有多種無機單核高分子絮凝劑的優(yōu)良性能，也受到越來越多人的關(guān)注。

       2.1 聚合氯化硫酸鐵（PFCS）

      吳宇峰等人【1】以FeSO4為原料，首選將其部分氧化，然后在氯氣條件下，進行氧化、水解、聚合，合成了PFCS，該絮凝劑在相同條件下，具有比PFS和PAC更好的絮凝效果，且成本低廉，可以用于更寬pH、濁度、溫度范圍的廢水處理。

      2.2聚磷氯化鐵（PPFC）

     盧素煥等人【2】在干法制備聚合氯化鐵的過程中，加入不同配比的磷酸鹽，制得新型的PPFC絮凝劑，并對其絮凝性能進行比較，發(fā)現(xiàn)該新型絮凝劑對廢水COD和濁度的去除率都由于PFC，可以肯定，磷酸根的加入可以對廢水具有一定的增聚作用。

     2.3聚磷硫酸鐵絮凝劑（PPFS）

    衛(wèi)艷新等人【3】利用鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵和磷酸氫二鈉作為原料，制備出新型復合絮凝劑PPFS，利用該絮凝劑對高嶺土模擬水樣的絮凝性能及pH值對絮凝效果的影響，與PFS和PAC進行對比，發(fā)現(xiàn)，PPFS的絮凝效果和絮體沉降性能均比PFS和PAC要好，且在pH為6-10范圍內(nèi)絮凝效果最好，另外，PPFS還對城市生活污水的濁度和COD、Cr的去除具有良好的效果。

     2.4聚合氯化鋁鐵絮凝劑（PAFC）

     胡俊虎等人【4】將合成的PAFC用于黃河水和生活污水的絮凝實驗，并和PAC的絮凝效果進行對比發(fā)現(xiàn)，當PAC中的Al3+被Fe3+部分取代后生成的PAFC，鍵合了更多的羥基，這些羥基與周圍的膠體粒子以及其他分子形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有更好的絮凝效果，對黃河水的濁度去除率達到99%以上。

     2.5聚合硫酸氯化鐵鋁（PAFCS）

     張智等人【5】用硫酸鋁、氯化鋁、氯化鐵作為原料，合成了PAFCS，比較了鐵鋁比例對絮凝效果的影響，發(fā)現(xiàn)了含鐵量高的樣品在低溫下能表現(xiàn)出比較好的絮凝效果，說明，鐵鹽對低溫低濁點的絮凝效果優(yōu)于鋁鹽。

      2.6聚鐵硅絮凝劑（PFSS）

     宋志偉等人【6】采用新型的復合鐵硅絮凝劑來處理生活污水，發(fā)現(xiàn)聚合硫酸鐵硅（PFSS）和聚硅酸鐵（PSFS）具有較好的脫色除濁、COD去除及氮、磷去除效果，各項性能投優(yōu)于常用的PFS。

     2.7聚硅酸鋁鐵絮凝劑（PSAF）

     朱開金等人【7】比較了PSAF和聚硅酸鋁對廢水的混凝效果，發(fā)現(xiàn)，PSAF比聚硅酸鋁具有更好的絮凝效果，其生成的絮凝塊體積大，沉降快，沉降后的污泥體積小。脫色效果以及COD去除率都要好于聚硅酸鋁。

     2.8硼泥混合型絮凝劑【8】

     硼泥混合型絮凝劑是一種含有水溶性的鎂、鐵、鋁等無機酸鹽的高分子絮凝劑。用該類型絮凝劑可以用于豆制品廢水、乳制品廢水、廢水、制革廢水、電鍍廢水等的處理，均可以達到理想的效果。

     綜上可以看出，多核復合型絮凝劑一般都具有比單核具有更好的絮凝效果，多核、多配位基團的聚合絮凝劑，可以同時兼有各種單核絮凝劑的特征，另外，由于鐵鹽的水解對溫度敏感度較低，所以在低溫時，鐵鹽比鋁鹽具有更好的絮凝效果。

3、 有機高分子絮凝劑

       有機高分子絮凝劑同無機高分子絮凝劑相比，具有用量少、絮凝速度快、受共存鹽類pH值及溫度影響小、生成污泥量少、容易處理、無金屬離子殘留等特點，因而具有廣闊的用途。目前常用的有機高分子絮凝劑主要有天然改性高分子絮凝劑和合成型高分子絮凝劑。 3.1 天然改性高分子絮凝劑【9，10】

       天然高分子絮凝劑具有原料易得、價格低廉、安全無毒、無二次污染等特點，顯示了其良好的應(yīng)用前景。其主要包括淀粉類、殼聚糖/甲殼素類、纖維素類、木質(zhì)素類等。與無機絮凝劑相比，具有用量少、絮凝速度快、受pH及溫度影響小、污泥量少且易處理等優(yōu)點，對節(jié)約用水、強化水質(zhì)處理和提高水的回用率起到很大的作用。

      3.2 合成有機高分子絮凝劑

      合成有機高分子絮凝劑多為水溶性聚合物，具有分子量大、分子鏈官能團多的特點。按照電荷不同可以分為陽離子型、陰離子型、非離子型以及兩性型絮凝劑。較為常見是陽離子型、陰離子型和非離子型絮凝劑。

        在水處理中，根據(jù)懸浮顆粒所帶電荷的不同，可以選用不同類型的有機高分子絮凝劑。一般陽離子型適用于處理有機固體；陰離子型適用于處理氧化物或者含氧酸鹽。非離子型高分子絮凝劑可以加快懸浮物的沉降速度。但是往往廢水體系比較復雜，而陰、陽離子型高分子絮凝劑不能同時使用，因此也限制了其使用范圍，所以逐漸被兩性高分子絮凝劑所取代。

        兩性高分子絮凝劑是在同一高分子鏈段上兼具陰、陽離子的特性，在復雜的廢水環(huán)境下也具有較好的絮凝和污泥脫水效果。冉千平【14】等人在引發(fā)劑存在下用丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨和馬來酸在水溶液中共聚合，得到兩性共聚物，并研究了其對硅藻土懸浮液的絮凝效果，發(fā)現(xiàn)了該共聚物具有很好的絮凝性能，在實際應(yīng)用中可操作性好。他們還發(fā)現(xiàn)，在兩性高分子絮凝劑體系中，電荷密度并不是越大越好，在丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨和馬來酸共聚物體系中，陽離子基團控制在10mol%，陰離子基團控制在2-4mol%為宜，基團太大或者太小對絮凝效果都不好。【15】

       綜上可以看出，有機高分子絮凝劑可以根據(jù)廢水的性質(zhì)決定絮凝劑的選擇，其中以兩性高分子絮凝劑具有較好的效果，適用于復雜體系。

4、 有機、無機混合絮凝劑

       有機、無機混合絮凝劑的開發(fā)過程中，一個非常重要的問題就是其協(xié)同作用。在其制備、性能優(yōu)化、機理解釋方面都較為復雜。周春瓊等人【16】對其進行了詳細的綜述。無機絮凝劑的作用機理是其水解形態(tài)與水中顆粒物進行電中和，使其團聚形成較為粗大的絮凝體系，有機高分子材料可以作為絮凝顆粒之間的紐帶，連接多個形成的絮凝顆粒，從而使絮凝物更加團聚，達到更好的絮凝效果。

5、 案例共享

一種新型、環(huán)保、高效絮凝劑

兩性高分子絮凝劑（合成型）：7-10%

聚鐵硅絮凝劑：20-25%

聚鐵鋁絮凝劑：20-25%

鈣鹽：25-35%

其他助劑：5-10%

該絮凝劑具有較好的絮凝效果，且更加環(huán)保，絮凝后的固體含水率低。

參考文獻：

【1】 吳宇峰、周坤坪、唐同慶，高效絮凝劑聚合氯化硫酸鐵的制備及其混凝效果的研究，《工業(yè)水處理》，2000，20（10），24-26。

【2】 盧素煥、張振聲、許佩瑤、朱洪濤，新型混凝劑聚磷氯化鐵的制備及性能研究，《工業(yè)水處理》，1998，18（4），24-26。

【3】 衛(wèi)艷新、侯曼玲，聚磷硫酸鐵絮凝劑的制備及其應(yīng)用，《精細化工中間體》，2006，36（3），31-33。

【4】 胡俊虎、劉喜元、李曉宏、劉啟旺，復合型絮凝劑聚合氯化鋁鐵（PAFC）的合成及其應(yīng)用，《環(huán)境化學》，2007，26（1），35-38。

【5】 張智、張超、李淼、陳樹新、栗方星，聚合硫酸氯化鋁鐵的合成與絮凝效果，《離子交換與吸附》，2014，30（4），368-375。

【6】 宋志偉、欒兆坤、賈志萍，新型復合聚鐵硅絮凝劑處理生活污水的研究，《環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備》，2004，5（10），60-63。

【7】 朱開金、薛笑麗、劉芳萍，據(jù)硅酸鋁鐵與聚硅酸鋁對廢水混凝效果的比較，《工業(yè)水處理》，2003，23（6），26-27。

【8】 戴采云、趙立群、張永明，硼泥綜合利用的研究進展，《工業(yè)技術(shù)》，2001，10，19。

【9】 陳元彩、肖錦，天然有機高分子絮凝劑研究與應(yīng)用，《環(huán)境科學進展》，1999，7（3），84-89。

【10】 申娟娟、劉根起、宋金月、楊晶華、程永清，有機高分子絮凝劑的研究現(xiàn)狀，《材料開發(fā)與應(yīng)用》，2011，2，96-99。

【11】 舒型武、鄭懷禮，陽離子型有機絮凝劑研究進展，《現(xiàn)代化工》，2001，21（10），13-16。

【12】 張育新、康勇，絮凝劑的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，《化工進展》，2002，21（11），799-804。

【13】 廖乾邑、朱明、馮西寧、魏玉君、張春曉、寧海峰，兩性高分子絮凝劑的研究現(xiàn)狀，《應(yīng)用化工》，2008，37（1），90-92。

【14】 冉千平、馬俊濤、黃榮華，兩性高分子絮凝劑P(AM-DM-MA)的合成及性能評價，《油田化學》，2002，19（1），85-88，96。

【15】 冉千平、黃榮華、馬俊濤，兩性高分子絮凝劑陰陽離子基團含量對絮凝性能的影響，《重慶環(huán)境科學》，2001，23（1），53-55，66。

【16】 周春瓊、鄧先和、劉海敏，無機-有機高分子復合絮凝劑研究與應(yīng)用，《化工進展》，2004，23（12），1277-1284。