水處理中常用的絮凝劑種類及作用原理

　(一) 無機混凝劑

　　1.低分子無機混凝劑

　　目前應用最廣泛的簡單無機型絮凝劑是鐵系、鋁系金屬鹽。主要有三氯化鐵、硫酸亞鐵和硫酸鋁。三氯化鐵(Fe:常用的是六水合三氯化鐵(FeCl3?6H20)形成的礬花沉淀性好,處理低溫水或低濁度水效果比鋁鹽好,適宜pH值范圍較寬,但處理后水的色度比鋁系的高,有腐蝕性。硫酸亞鐵(FeS04?H20)離解出的Fe2+只能生成最簡單的單核絡合物,不如二價鐵鹽那樣有良好的混凝效果。硫酸鋁(Al2(S04)3)是廢水處理中使用最多的絮凝劑,使用便利,絮凝效果好,當水溫低時水解困難,形成的絮體較松散,它的有效pH值范圍較窄。明磯(Al2(S04)3?K2S04.24H20)的作用機理與硫酸鋁同[14]。

　　2.無機高分子絮凝劑

　　無機離分子絮凝劑混凝效果高、價格低,有逐步成為主流藥劑的趨勢。我國此類絮凝劑的開發成績顯著。無機高分子絮凝劑的品種有陽離子型，如聚合氯化鋁(PACL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)、聚亞鐵和陰離子型，如聚合硅酸〔PS〕[15]。

　　聚合氯化鋁(PAC)：對各種廢水都可以達到好的絮凝效果，能快速形成大的礬花,沉淀性能好，適宜的pH值范圍較寬(pH在5-9之間),且處理后水的pH值和堿度下降較小。水溫低時,仍可保持穩定的絮凝效果，其堿化度比其它鋁鹽、鐵鹽為高,因此藥液對設備的侵蝕作用小。

　　聚合硫酸鐵(PFS)：混凝體形成速度快,密集且質量大且沉降速度快。尤其對低溫低濁水有優良的處理效果，適用水體pH值范圍(pH在4-11之間),腐蝕性小。實驗表明,用聚鐵凈化水,可降低亞硝氮及鐵的含量。因此,它是優良安全的飲用水混凝劑劑,有取代對人體有害的聚合鋁混凝劑的趨勢。

　　聚亞鐵：可將高價金屬離子還原成低價金屬離子,且不需酸化。該混凝劑在水體中具有電荷中和與吸附架橋雙重功能。與活性劑共用，可使膠體物質轉變為混凝體,同時除去廢水中的Cu、Zn、Ni等金屬離子,成為高效電鍍廢水凈化劑。

　　聚合硫酸鋁(PAS)：去除濁度效果顯著，并有較廣的溫度使用范圍和對原水的適用范圍。不僅可處理工業用水,還可處理工業廢水。聚合硫酸鋁混凝劑國外已有報道。

　　聚合硅酸(PS)：目前對聚合硅酸制備方法、聚合機制、聚合度的影響因素勻己研究較為透徹。研究發現,可利用中和所達到pH值的不同來控制聚合速度。聚硅酸具有很強的粘結聚集能力和吸附架橋作用。楊修造等[16]對聚硅酸的膠凝特性進行了研究,證明了聚硅屬陰離子型。聚硅酸的最大缺點是產品性質不穩定,故不能成為獨立商品。

　　(二)有機高分子混凝劑

　　有機高分子混凝劑具有用最少、混凝速度快，受鹽類、pH值及溫度影響小,生成污泥量少且易處理等優點,有廣闊的應用前景。目前使用的混凝劑主要有合成和天然改性兩種。

　　聚丙烯酰胺：在合成的有機高分子絮凝劑中,聚丙烯酰胺的應用最多。聚丙烯酰胺有非離子型、陽離子型和陰離子型三種。它們的分子量均在50-600萬之間。由于這類絮凝劑存在一定量的殘余單體丙烯酰胺,不可避免地帶來了毒性。高分子量(106以上)的聚丙烯酸納屬陰離子型混凝劑,有強的混凝作用且無毒。聚丙烯酸納對懸浮于水介質中的細粒子產生非離子吸附,使粒子間產生交聯。它對具有金屬氫氧化物這類正電荷的膠體粒子更顯示出其優良的性能。

　　聚二甲基二丙烯基氯化銨：陽離子型高分子化合物,用于水處理能獲得比目前較常用的無機高分子絮凝劑和有機高分子混凝劑聚丙烯酰胺更好的處理效果,可單獨使用,也可與無機混凝劑并用。

　　淀粉衍生物：可以吸附帶負電荷的有機或無機懸浮物質。近年來淀粉聚丙烯酰胺接枝共聚物的研究已取得了一定的進展。

　　甲殼素衍生物：對甲殼素進行分子改良得到的殼聚糖是一種很好的混凝劑。

　　植物膠改性多功能處理劑：進入70年代以來,國外陸續開發了一些兼具混凝、緩蝕等多種功能的合成有機高分子處理劑,這些藥劑不僅具有良好的混凝性能,而且還有緩蝕、殺菌等作用。

　　(三)復合型混凝劑

　　高效復合型混凝劑是近年來才發展起米的,其發展非常迅猛,種類比較多,它的作用機理在于離子間的相互增效作用。

　　聚合氯化鋁鐵：可利用煤石為原料制得，兼具有鐵鹽和鋁鹽的特性，在pH值7.O-8.2的范圍內,其去除濁度效果和絮體沉降性能都優于聚合鋁。

　　聚合硫酸氯化鋁鐵：以鋁土礦等為原料制得,其組成為含有多核聚鐵及聚鋁與氯根、硫酸根配位的復合型無機高分子,兼備鐵、鋁混凝劑的優良性能。在某些方面,具有比PAC更好的效果。并且其生產工藝簡單，成本低，在水處理中具有廣

　　闊的應用價值。

　　聚氯硫酸鐵：利用硫酸/鹽酸混酸溶解軋鋼廢鋼渣的溶出液為原料,可制得聚氯硫酸鐵。它具有電荷中和與吸附架橋功能,形成的礬花大,沉降快,污泥脫水性能好,無二次污染。

　　聚合硫酸鋁鐵：以硫酸亞鐵為原料在酸性條件下反應l小時,即得到鹽基度20%以上的復合聚合硫酸鋁鐵,它對污水具有很好的混凝效果。

　　聚磷氯化鋁：聚磷氯化鋁比PAC具有更強的吸附性能,且混凝反應速度快,生成的礬花大等優點。

　　聚磷氯化鐵：在聚合氯化鐵中引入適量的P043-能制得,研究表明P043-在聚合鐵中的含量有一定的范圍,超出此范圍混凝效果反而下降。

　　聚硅氯化鋁：用聚硅酸與聚合氯化鋁可制得性能優異的聚硅氯化鋁。

　　聚硅酸鐵鋁：其實驗結果體現了電中和、吸附架橋、沉淀網捕作用的綜合效應。適應pH值范圍寬、貯存期長(超過1個月)、易操作、用藥量少、沉降性能好，用藥量范圍寬等優點。

　　無機化合物還可與有機化合物組合形成復合型的混凝劑,如聚合鋁/聚丙烯酰胺、聚合鐵/甲殼素、聚合鋁/陽離子有機高分子等等,復合型的高效混凝劑性能、經濟、二次污染等方面的綜合性能是最好的,目前混凝研究領域最熱的也是復合型高效混凝劑。

　　(四)微生物混凝劑

　　有機型混凝劑盡管非常有效，但殘留物有害,如丙烯酰胺單體是很強的致癌物,無機型及復合型混凝劑也存在殘留問題。微生物混凝劑正是在此形勢下開發的新一代混凝劑。國內自90年代已開始進行研究，目前已經發現許多微生物如格蘭氏陽性菌、格蘭氏陰性菌和其它如土壤桿菌屬、厄氏菌屬、假單胞菌屬等都能產生混凝物質。其中具有最強混凝作用的是紅平紅球菌(Rhodococcus erythropolis),這種細菌在旱田土壤中最常見,在沉降性良好的活性污泥微生物相中約占2%，用它開發的純微生物混凝劑命名為NOC-1。