伴隨著經濟發展和人們對良好環境質量的渴求,開發高效低度多功能絮凝劑勢在必行。從國內外情況看,開發的復合高分子絮凝劑已商品化,并不斷完善;天然高分子絮凝劑由于無毒,對某些廢水有獨到的處理效果已被環境界所重視。為提高適應范圍,施以人工改性,使開發出的產品應用于各種廢水的處理。對藥劑的開發從兩方面入手。其一是天然有機高分子物質的提取技術。根據天然基質化學結構特點,改變其性質,使之成為國內外科技工作者開發熱點。其二是利用生物技術提取特殊菌種,培養馴化成處理特定廢水的微生物絮凝劑。國外已有定型產品,特別是美、日應用已很成熟,簡化了處理流程,提高了處理效果。國內環境界也已開展了這方面的研究,有的已進行了中試研究,個別情況已應用到工程上,實踐表明,流程短、處理效率高,有逐漸代替其他類型絮凝劑的可能性。
1)無機絮凝劑:于1960年秋研制成功并在全世界廣泛使用。在日本、俄羅斯、西歐和中國應用較多。無機低分子絮凝劑由于在水處理中存在許多問題,正逐漸被無機高分子絮凝劑所取代。這種絮凝劑比原有傳統絮凝劑絮凝效果高,價格便宜。因此,已形成水處理主流藥劑趨勢。
目前,日本、德國、俄羅斯及西歐等國家或地區生產無機高分子絮凝劑已達到工業化和規模化,流程控制自動化,產品質量穩定。聚合類絮凝劑生產已經粘絮凝劑總量的30%~60% 。
中國生產聚鋁與聚鐵也有了相當的發展,并開發了各種原料和工藝制造方法,結合國情,建立了獨具特色的工藝路線和生產體系,完全可以滿足給水與廢水處理需要。近年來,研制應用聚合鋁、鐵、硅及各種復合絮凝劑已成為熱點。
目前,中國生產無機高分子絮凝劑的工廠有數百家,但多數工廠規模小、工業化程度低、產品質量不夠穩定,進入國際市場的產品不多。
鐵系絮凝劑是無機絮凝劑的重要組成部分。傳統的無機低分子絮凝劑在腐蝕性強、穩定性差、運輸與貯存麻煩等缺點,已逐步被具有來源廣泛、生產方法多、應用工藝簡便等優點的鐵鹽高分子絮凝劑所取代。
2)有機絮凝劑:一般可以分為合成有機高分子絮凝劑和天然高分子絮凝劑。此類絮凝劑主要是利用吸附架橋作用,使形成的絮體大而密實,沉降性能好,處理過程時間短。近幾年來大量應用于石油、印染、食品、化工、造紙等工業廢水處理中。
現階段合成有機高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物。聚丙酰胺能溶于水且無腐蝕性,相對分子質量從幾十萬到一千萬以上。主要是通過兩方面進行絮凝:一是通過氫鍵、靜電、范德華力等作用對膠粒有較強的吸附結合力;二是因為高聚合度的線型高分子在溶液中保持適度的伸展狀頭,從而發揮吸附架橋作用,把許多細小顆粒吸附后,纏結在一起。聚丙烯酰胺在處理濁水、污泥脫水和廢水等方面有顯著的效果。
天然高分子絮凝劑包括淀粉、纖維素、含膠物質、多糖素和蛋白質等衍生物。改性后的天然高分子絮凝劑與人工合成的高分子絮凝劑相比具有天然無毒、易生物降解、原料來源廣等優點。20世紀70年代以來,美、英、法、日和印度等國家結合本國天然高分子物質資源,重視化學改性有機高分子絮凝劑中淀粉改性混凝劑的研制,尤為引人注目。這是因為淀粉來源廣、價格便宜、產品完全可以生物降解,在自然界形成良好循環。另外,甲殼質的開發,應用研究也十分活躍。
甲殼質是地球上最豐富的資源之一,在自然界的儲量與纖維素相當。甲殼質廣泛存在于節肢動物的外殼,如蟹殼、蝦殼、甲殼類昆蟲及霉菌的細胞壁、烏賊等軟體動物的器官。
3)微生物絮凝劑:作為一種高效、安全的新型絮凝劑成為目前絮凝劑研究的重要方向之一。微生物絮凝劑最大的特點是能生物降解。能產生絮凝劑的微生物種類很多,有細菌、霉菌、放線菌、真菌及藻類等。通常采用凝膠電泳,溶劑提取、堿提取等方法得到絮凝劑。微生物絮凝劑的合成受到許多因素的影響,主要有碳源、氮源、溫度、pH值等,外界條件直接影響到絮凝劑的產量及絮凝效果。