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絮凝剂的研究现状

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2019.03.26
信息摘要:
絮凝作用是非常复杂的物理、化学过程,其理论还未完全成熟。现在多数人认为絮凝作用机理是絮凝和凝聚两种作用过程。絮凝剂是化学混凝法的核心,在一个…

絮凝作用是非常复杂的物理、化学过程,其理论还未完全成熟。现在多数人认为絮凝作用机理是絮凝和凝聚两种作用过程。絮凝剂是化学混凝法的核心,在一个溶液中,使用两种或两种以上的物质称作复合絮凝剂。絮凝剂可分为无机、有机和微生物3类。


无机絮凝剂

 无机絮凝剂主要代表物是聚铝类无机高分子絮凝剂、聚铁类无机高分子絮凝剂、硅酸盐类无机高分子絮凝剂和无机高分子改性产品等。

 1.聚铝类 

一般认为聚铝是一种无机高分子,是指Al3+盐到Al(OH)3之间的一系列准稳态物质,即二铝到十三铝的羟基络合物。它的研究开发对整个无机高分子絮凝剂的发展产生着极大的影响。通常,聚合铝的盐度越高,絮凝效果越强,但过高时会失去稳定而生成难溶解的氢氧化铝沉淀,导致絮凝效果降低。盐基度以75%~85%为合适。

 聚铝应用虽然广泛、工艺成熟,但是铝的水解范围小,对处理的水的pH值的要求太高或太低,还有低温除污能力差易受盐类的影响、除磷效果差等缺点。

 2.聚铁类

 聚铁类无机高分子絮凝剂主要使Fe离子与水(H2O)形成多核羟基络合物,水解反应物随pH的变化不同。

 聚铁的盐基度需要控制的较低,一般比值控制在8%~15%。超出这个范围,铁水解反应突然变化,从高价聚合态羟基络离子转化为高聚态的低价的凝胶产物。 聚铁虽然适用水体pH值较为广泛,絮凝体形成速度快、絮团密实、沉降速度快,对低温高浊度原水处理效果好等优点,但其缺点也不少:原液的存储和稀释稳定性差、3价铁盐不宜处理含硫废水等。

 3.硅酸盐类 

硅酸盐类无机高分子絮凝剂具有价格便宜、处理后对水质无害、絮体体积较紧密、沉降速度快、脱水率高等优点。但是聚硅酸在pH中性的环境下的稳定性很差,在强酸性或者强碱性下稳定性才逐渐转好,而碱性金属离子的引入可以大大延长其凝絮时间,提高整个凝絮体的稳定性。


有机絮凝剂 

在近代水处理方法中,有机高分子絮凝剂占有重要的地位,该絮凝剂相对分子质量大,官能团多,具有很强的吸附架桥能力。与无机絮凝剂相比,有机高分子絮凝剂具有用量少,絮凝效果好,种类繁多,且产生的絮体粗大,沉降速度快,处理过程时间短,产生的污泥容易处理等优点。有机高分子絮凝剂通常分为合成有机高分子絮凝剂,天然有机高分子改性絮凝剂。

 1.合成有机高分子絮凝剂 

合成类有机高分子絮凝剂是利用高分子有机物分子量大、分子链官能团多的结构特点经化学合成的一类有机絮凝剂,具有产品性能稳定、容易根据需要控制合成产物分子量等特点。 其中,应用较多的主要是聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物,约占世界同类高分子絮凝剂总产量的80%以上,它们具有用量少、高絮凝性和低生产成本等特点。近年来,科学工作者又研制出丙烯酰胺与功能性阳离子单体共聚物絮凝剂等新型改性合成有机高分子絮凝剂。但以聚丙烯酰胺为代表的合成高分子有机絮凝剂的残留物不易被生物降解,且其单体丙烯酰胺有强烈的神经毒性和“三致”效应(致畸、致突变、致癌),易造成二次污染,因此合成有机高分子絮凝剂的应用也受到了一定的限制。

 2.天然有机高分子絮凝剂 

天然有机高分子絮凝剂是以天然高分子资源如淀粉、纤维素等为原料经化学改性后制得的一类有机高分子絮凝剂,是绿色药剂。简单的天然有机高分子絮凝剂的使用远小于合成的有机高分子絮凝剂,原因是其电荷密度较小,相对分子质量较低,且易发生生物降解而失去其絮凝活性。而经改性后的天然有机高分子絮凝剂是一类生态型絮凝剂,与合成的有机高分子絮凝剂相比,具有选择性大、无害、易生化降解、不造成二次污染、易于根据需要采用不同的制备方法进行改性等明显特点,因此,倍受人们的关注。目前,天然改性高分子有机絮凝剂包括淀粉衍生物、纤维素衍生物、甲壳素衍生物、植物胶改性产物、多糖类蛋白质改性产物等。

 微生物絮凝剂

 微生物絮凝剂是利用生物技术,通过微生物的发酵、抽提、精制等工艺从微生物或其分泌物中得到的一类具有絮凝活性的新型高分子有机物。微生物絮凝剂一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成。产生絮凝剂的微生物来源广泛,主要有线菌、真箘以及藻类等。微生物絮凝剂分子中含有多种官能团,能使水中胶体悬浮物相互凝聚、沉淀。它对多种细微颗粒以及可溶性色素都具有优良的絮凝能力,并具有较高的热稳定性。与其它无机和有机高分子絮凝剂相比,微生物絮凝剂具有生产周期短、无害、不产生二次污染、脱色效果特别、廉价、可以采取生物工程的手段实现产业化等特点,在环保方面更具优越性,可广泛应用于医药、食品、化学和环保等领域。



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