废水处理中改性天然高分子絮凝剂的研究和应用潘碌亭,肖锦(华南理工大学造纸与环境工程学院,广东广州510641)摘要:天然高分子改性絮凝剂具有无毒、原料丰富、价廉等优点,近年来在废水处理中得到广泛的重视和应用.本文介绍了近年来国内天然高分子改性絮凝剂在废水处理中的研究和应用情况,并作了简要的评述.关键词:天然高分子;絮凝剂;废水处理中图分类号:TQ028.8文献标识码:A絮凝法是目前给水和废水处理中应用最普遍的方法之一,而新型、高效、无毒的絮凝剂的研制,则是絮凝法中的核心问题,也是目前国内外广泛关注的热点.无机絮凝剂投加量大,产污泥量大;有机合成高分子絮凝剂价格高,生物难降解,残留的单体有毒,所以在实际应用中受到了限制.由于天然高分子具有分子量分布广、活性基团多、结构多样化等特点,而且来源广泛、价廉、无毒、可生物降解.因此,近年来被国内外广泛用来研制新型絮凝剂.1以木质素为原料的絮凝剂木质素是天然的芳香族化合物,造纸黑液中大约含有50%的木质素,如果造纸黑液不经处理而直接排放,不仅对环境造成严重污染,而且还造成了天然资源的极大浪费.据报道[1],我国每年因排放而造成300万吨木质素的流失.因此,以木质素为原料,开发和生产新型水处理剂具有十分重要的意义.1.1木质素季铵型阳离子絮凝剂自70年代以来,国外已研究了以木质素为原料合成季铵型阳离子表面活性剂,用其处理染料废水获得了良好的絮凝效果.我国朱建华等[2]利用造纸蒸煮废液中木质素合成了阳离子表面活性剂,并作为水处理剂处理阳离子染料、直接染料、酸性染料;结果表明,木质素阳离子表面活性剂具有良好的絮凝性能,对各种染料的脱色率均超过90%.清华大学吴冰艳[3]以造纸黑液中提取的木质素为原料,合成了新型脱色絮凝剂木素季铵盐,通过正交实验,研究了对合成的影响因素,优化出絮凝剂合成工艺条件,并用于处理高浓度、高色度染料中间体J酸废水,取得了较好的脱色效果,最佳投加量为20mg/l,色度去除率可达85%以上.1.2木质素接枝共聚物絮凝剂木质素在温和条件下能与丙烯酰胺发生接枝共聚反应[4].改性产物(Lig-CH=CHCONH2)有明显的-CONH2红外吸收谱带,其分子量在5万-100万之间,由于-CONH2与木质素的接枝,可能削弱木质素原有的网状结构,在一定程度上会影响接枝产物的混凝性能.据报道,木质素接枝共聚物絮凝剂不论在最小投量、残留浊度和絮体平均粒径变化方面,还是对pH值波动的适应能力等方面都优于其它改性木质素.1.3木质素絮凝剂木质素不仅经过改性制备各种絮凝剂,而且本身也可以作为絮凝剂使用.张芝兰等[5]从草浆黑液中提取木质素,研究了木质素絮凝剂的性质,并将木质素絮凝剂与聚合氯化铝、聚丙烯酰胺絮凝剂的处理效果进行了比较,证实了木质素絮凝剂在处理味精废液和印染废水中的优越性,特别是利用木质素独特的絮凝性能可以将味精浓废液中95%的菌体沉降回收并制成高蛋白饲料[6].雷中方等[7]研究了从厌氧处理前后的碱法草浆黑液中提取的木质素作为絮凝剂,处理蒙脱土悬浊液和印染废水;实验发现,从厌氧处理后的黑液中提取的木质素比处理前的木质素絮凝性能好.在此基础上雷中方等[8]又研究了木质素絮凝作用机理,证明了木质素絮凝剂是一种对高浊度、酸性废液有特效的水处理剂.2以淀粉为原料的絮凝剂据统计,自然界中含淀粉的天然碳水化合物年产量达5000亿吨,是人类可以取用的最丰富的有机__资源[9],淀粉分子具有很多羟基,通过这些羟基的化学反应生产改性淀粉,另外,淀粉还能与丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等起接枝共聚反应生成共聚物.2.1改性淀粉絮凝剂改性淀粉具有良好的絮凝性能且无毒、可以完全被生物分解,因而被广泛关注.80年代初期,我国学者已开始对淀粉改性研制新型絮凝剂,近年来,如曹炳明等[10]将木薯粉与烯类单体在催化剂作用下发生反应,制得新型的阳离子CS-1型絮凝剂,这种絮凝剂用于污水处理厂二级污水处理,可缩短泥水分离的絮凝过程,为城市污水有效处理提供了保障.全易等[11]以玉米淀粉为骨架,用环氧氯丙烷与之反应制成高交联淀粉(CCMS),CCMS应用于含重金属离子废水的处理,取得了较好的效果.2.2淀粉接枝共聚物絮凝剂近年来,淀粉的接枝共聚研制新型絮凝剂,在国内也取得了长足进展.李旭祥等[12]用过硫酸铵为引发剂,使菱角粉与丙烯腈接枝共聚,制得的改性淀粉配以助凝剂碱式氯化铝处理印染废水,浊度去除率70%以上.赵彦生等[13]在淀粉与丙烯酰胺共聚两步法合成阳离子淀粉絮凝剂的基础上,进行了淀粉)丙烯酰胺接枝共聚物一步法改性阳离子絮凝剂CS2GM的合成及性