水处理中常用的絮凝剂种类及作用原理

　(一) 无机混凝剂

　　1.低分子无机混凝剂

　　目前应用最广泛的简单无机型絮凝剂是铁系、铝系金属盐。主要有三氯化铁、硫酸亚铁和硫酸铝。三氯化铁(Fe:常用的是六水合三氯化铁(FeCl3?6H20)形成的矾花沉淀性好,处理低温水或低浊度水效果比铝盐好,适宜pH值范围较宽,但处理后水的色度比铝系的高,有腐蚀性。硫酸亚铁(FeS04?H20)离解出的Fe2+只能生成最简单的单核络合物,不如二价铁盐那样有良好的混凝效果。硫酸铝(Al2(S04)3)是废水处理中使用最多的絮凝剂,使用便利,絮凝效果好,当水温低时水解困难,形成的絮体较松散,它的有效pH值范围较窄。明矶(Al2(S04)3?K2S04.24H20)的作用机理与硫酸铝同[14]。

　　2.无机高分子絮凝剂

　　无机离分子絮凝剂混凝效果高、价格低,有逐步成为主流药剂的趋势。我国此类絮凝剂的开发成绩显著。无机高分子絮凝剂的品种有阳离子型，如聚合氯化铝(PACL聚合硫酸铝(PAS)、聚合磷酸铝(PAP)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合磷酸铁(PFP)、聚亚铁和阴离子型，如聚合硅酸〔PS〕[15]。

　　聚合氯化铝(PAC)：对各种废水都可以达到好的絮凝效果，能快速形成大的矾花,沉淀性能好，适宜的pH值范围较宽(pH在5-9之间),且处理后水的pH值和碱度下降较小。水温低时,仍可保持稳定的絮凝效果，其碱化度比其它铝盐、铁盐为高,因此药液对设备的侵蚀作用小。

　　聚合硫酸铁(PFS)：混凝体形成速度快,密集且质量大且沉降速度快。尤其对低温低浊水有优良的处理效果，适用水体pH值范围(pH在4-11之间),腐蚀性小。实验表明,用聚铁净化水,可降低亚硝氮及铁的含量。因此,它是优良安全的饮用水混凝剂剂,有取代对人体有害的聚合铝混凝剂的趋势。

　　聚亚铁：可将高价金属离子还原成低价金属离子,且不需酸化。该混凝剂在水体中具有电荷中和与吸附架桥双重功能。与活性剂共用，可使胶体物质转变为混凝体,同时除去废水中的Cu、Zn、Ni等金属离子,成为高效电镀废水净化剂。

　　聚合硫酸铝(PAS)：去除浊度效果显著，并有较广的温度使用范围和对原水的适用范围。不仅可处理工业用水,还可处理工业废水。聚合硫酸铝混凝剂国外已有报道。

　　聚合硅酸(PS)：目前对聚合硅酸制备方法、聚合机制、聚合度的影响因素匀己研究较为透彻。研究发现,可利用中和所达到pH值的不同来控制聚合速度。聚硅酸具有很强的粘结聚集能力和吸附架桥作用。杨修造等[16]对聚硅酸的胶凝特性进行了研究,证明了聚硅属阴离子型。聚硅酸的最大缺点是产品性质不稳定,故不能成为独立商品。

　　(二)有机高分子混凝剂

　　有机高分子混凝剂具有用最少、混凝速度快，受盐类、pH值及温度影响小,生成污泥量少且易处理等优点,有广阔的应用前景。目前使用的混凝剂主要有合成和天然改性两种。

　　聚丙烯酰胺：在合成的有机高分子絮凝剂中,聚丙烯酰胺的应用最多。聚丙烯酰胺有非离子型、阳离子型和阴离子型三种。它们的分子量均在50-600万之间。由于这类絮凝剂存在一定量的残余单体丙烯酰胺,不可避免地带来了毒性。高分子量(106以上)的聚丙烯酸纳属阴离子型混凝剂,有强的混凝作用且无毒。聚丙烯酸纳对悬浮于水介质中的细粒子产生非离子吸附,使粒子间产生交联。它对具有金属氢氧化物这类正电荷的胶体粒子更显示出其优良的性能。

　　聚二甲基二丙烯基氯化铵：阳离子型高分子化合物,用于水处理能获得比目前较常用的无机高分子絮凝剂和有机高分子混凝剂聚丙烯酰胺更好的处理效果,可单独使用,也可与无机混凝剂并用。

　　淀粉衍生物：可以吸附带负电荷的有机或无机悬浮物质。近年来淀粉聚丙烯酰胺接枝共聚物的研究已取得了一定的进展。

　　甲壳素衍生物：对甲壳素进行分子改良得到的壳聚糖是一种很好的混凝剂。

　　植物胶改性多功能处理剂：进入70年代以来,国外陆续开发了一些兼具混凝、缓蚀等多种功能的合成有机高分子处理剂,这些药剂不仅具有良好的混凝性能,而且还有缓蚀、杀菌等作用。

　　(三)复合型混凝剂

　　高效复合型混凝剂是近年来才发展起米的,其发展非常迅猛,种类比较多,它的作用机理在于离子间的相互增效作用。

　　聚合氯化铝铁：可利用煤石为原料制得，兼具有铁盐和铝盐的特性，在pH值7.O-8.2的范围内,其去除浊度效果和絮体沉降性能都优于聚合铝。

　　聚合硫酸氯化铝铁：以铝土矿等为原料制得,其组成为含有多核聚铁及聚铝与氯根、硫酸根配位的复合型无机高分子,兼备铁、铝混凝剂的优良性能。在某些方面,具有比PAC更好的效果。并且其生产工艺简单，成本低，在水处理中具有广

　　阔的应用价值。

　　聚氯硫酸铁：利用硫酸/盐酸混酸溶解轧钢废钢渣的溶出液为原料,可制得聚氯硫酸铁。它具有电荷中和与吸附架桥功能,形成的矾花大,沉降快,污泥脱水性能好,无二次污染。

　　聚合硫酸铝铁：以硫酸亚铁为原料在酸性条件下反应l小时,即得到盐基度20%以上的复合聚合硫酸铝铁,它对污水具有很好的混凝效果。

　　聚磷氯化铝：聚磷氯化铝比PAC具有更强的吸附性能,且混凝反应速度快,生成的矾花大等优点。

　　聚磷氯化铁：在聚合氯化铁中引入适量的P043-能制得,研究表明P043-在聚合铁中的含量有一定的范围,超出此范围混凝效果反而下降。

　　聚硅氯化铝：用聚硅酸与聚合氯化铝可制得性能优异的聚硅氯化铝。

　　聚硅酸铁铝：其实验结果体现了电中和、吸附架桥、沉淀网捕作用的综合效应。适应pH值范围宽、贮存期长(超过1个月)、易操作、用药量少、沉降性能好，用药量范围宽等优点。

　　无机化合物还可与有机化合物组合形成复合型的混凝剂,如聚合铝/聚丙烯酰胺、聚合铁/甲壳素、聚合铝/阳离子有机高分子等等,复合型的高效混凝剂性能、经济、二次污染等方面的综合性能是最好的,目前混凝研究领域最热的也是复合型高效混凝剂。

　　(四)微生物混凝剂

　　有机型混凝剂尽管非常有效，但残留物有害,如丙烯酰胺单体是很强的致癌物,无机型及复合型混凝剂也存在残留问题。微生物混凝剂正是在此形势下开发的新一代混凝剂。国内自90年代已开始进行研究，目前已经发现许多微生物如格兰氏阳性菌、格兰氏阴性菌和其它如土壤杆菌属、厄氏菌属、假单胞菌属等都能产生混凝物质。其中具有最强混凝作用的是红平红球菌(Rhodococcus erythropolis),这种细菌在旱田土壤中最常见,在沉降性良好的活性污泥微生物相中约占2%，用它开发的纯微生物混凝剂命名为NOC-1。