絮凝剂的应用及研究进展钟晓学号：20101239摘要：详细论述了絮凝剂的种类及其在废水处理中的应用，并对絮凝机理进行了探讨，同时对各类絮凝剂的优点和不足进行了介绍。关键词：絮凝剂，废水处理，应用进展。引言絮凝过程是目前国内外众多水处理工艺中应用最广泛、最普遍的单元操作之一，是废水处理过程中不可缺少的关键环节。絮凝效果的好坏往往决定了后续流程的运行状况、最终出水水质和费用，选择何种絮凝剂，对于提高出水水质、降低制水成本有着重要的技术经济价值。按其化学成分，絮凝剂可分为无机盐类絮凝剂、有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。无机盐类絮凝剂的品种较少，主要是铝盐、铁盐、水解聚合物等低分子盐类以及无机高分子等絮凝剂。有机高分子絮凝剂主要有合成的有机高分子絮凝剂和天然改性有机高分子絮凝剂。其中多种絮凝剂复混搭配能取得更优的处理效果。1无机盐类絮凝剂无机类絮凝剂主要包括两大类：无机低分子絮凝剂和无机高分子絮凝剂。1.1无机低分子絮凝剂无机低分子絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等，其中硫酸铝最早是由美国开发的，并一直沿用至今的一种重要的无机絮凝剂。常用的铝盐有硫酸铝AL2(SO4)3·18H2O和明矾KAL(SO4)2·12H2O,另一类是铁盐有三氯化铁水合物FeCL3·6H2O、硫酸亚铁水合物FeSO4·17H2O和硫酸铁。无机絮凝剂的优点是比较经济、用法简单；但用量大、絮凝效果低和腐蚀性强的缺点。1.2无机高分子絮凝剂无机高分子絮凝剂是20世纪60年代在传统的铁盐、铝盐基础上发展起来的一类新型絮凝剂,具有絮凝效果好、价格低的优点,已呈现出水处理主流药剂的发展趋势。无机絮凝剂具有价格低廉,最佳投药范围宽等优点,但存在吸附架桥能力弱,投药量较多等缺点。无机高分子絮凝剂包括：聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铁（PFC）、聚合磷酸铁（PFP）、聚合硫酸铝（PAS）、聚合氯化铝（PAC）、聚合磷酸铝（PAP）、聚合硅酸盐等。此类絮凝剂已达到工业化、规模化和流程自动化的程度，加上产品质量稳定，无机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量的30%～60%[1]。2有机类絮凝剂有机高分子絮凝剂用于污水处理始于20世纪50年代末。由于有机高分子絮凝剂和无机絮凝剂相比具有独特的优点,在发达国家已得到迅速发展,已由一般的工业废水处理应用发展到生活饮用水的处理。有机高分子絮凝剂都具有巨大的线性分子,每一大分子由许多链节组成,链节间以共价键结合[2]。有机高分子絮凝剂由于分子上的链节与水中胶体微粒有极强的吸附作用,絮凝架桥能力较强,因此絮凝效果优异。即使是阴离子型聚合物,对负电胶体也有较强的吸附作用,因此同无机高分子絮凝剂相比,它具有用量少、絮凝速度快、受共存盐类、pH值及温度影响小、生成污泥量少和容易处理等优点,而且有机高分子絮凝剂分子可带—COO—、—NH—、—SO3—、-OH等亲水基团,并具有链状、环状等多种结构,有利于污染物进入絮体,脱色性能好[3],因而有着广阔的应用前景。当前,有机高分子絮凝剂主要分为合成有机高分子复合絮凝剂、天然有机高分子改性絮凝剂和有机无机复合高分子絮凝剂。天然高分子絮凝剂主要分为淀粉衍生物絮凝剂、纤维素衍生物絮凝剂和甲壳素衍生物絮凝剂。由于其原料来源广泛、价格低廉、无毒、易于生物降解、无二次污染及具有分子量分布广等特点,受到了国内外众多研究工作者的重视和关注。市场常见的有机高分子絮凝剂主要有合成和改性高分子絮凝剂两种类型。2.1合成高分子絮凝剂在合成高分子絮凝剂中，聚丙烯酰胺（PAM）的应用最为广泛。聚丙烯酰胺有非离子型、阳离子型和阴离子型三种，它们的相对分子量均在150万到800万之间。聚丙烯酰胺对悬浮于水质中的粒子产生吸附，使离子间产生交联，从而使其絮凝沉降。聚丙烯酰胺对废水处理有显著的效果，广泛应用于工业废水的处理，是一种重要的和使用较多的高分子絮凝剂。但由于这类絮凝剂存在一定量的残余单体丙烯酰胺，不可避免地带来毒性，因而使其应用受到了限制。当前，对聚丙烯酰胺的改性研究也是一个重要的研究方向。聚丙烯酰胺中的酰胺基团是氮或胺的酰基衍生物。由于酰胺基团中氮原子的未共用电子对与羟基双键中的Л电子形成共轭体系，使氮原子的电子层密度降低，与之相连的氢原子也变得活泼，较易质子化。因此，在一定条件下通过曼尼希反应，在聚丙烯酰胺上引如胺类分子，生成季胺型阳离子。聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂与絮凝体不仅有桥连作用，而且还有包络作用。发生桥连和包络的高分子还能靠相互作用形成三维网状结构，有助于沉降分离[4]。聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMA)及二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物（PDADMA-AM）属阳离子型高分子化合物，具有正电荷、密度高、水溶性好、相对分子质量易于控制、高效、低毒、造价低廉等优点，因此被广泛应用于