水处理絮凝剂研究进展
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作者: 陈宇
摘要：随着我国工业化的加剧和生活水平的提高，水污染问题也日益加剧。因而，水污染处理的研究也日显重要。絮凝沉淀法是水处理中应用最广泛的一种处理方法，所以，絮凝剂的选择非常的重要。本文分别讨论了无机絮凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂和复合絮凝剂的研究进展，分析了各类絮凝剂的优缺点，并对絮凝剂的发展趋势进行了展望。
关键词：无机絮凝剂；有机絮凝剂；微生物絮凝剂；复合絮凝剂
【分类号】：X832
近些年来，工业废水一直是环境污染的一个重要的源头。大量的工业废水不经处理就排放进入河流、湖泊、地下水等，不仅恶化了生态环境，还严重威胁着动植物及人类的生命健康。随着人类对工业废水危害的认识及环保意识的加强，如何处理工业废水，使其达到排放的标准就显得日益重要。目前，主要的处理方法有生化法、离子交换法、絮凝沉淀法、吸附法等，其中絮凝沉淀法是应用最广泛的一种处理方法。絮凝剂是絮凝处理法的核心，其种类繁多，主要包括无机絮凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂以及复合型絮凝剂[1]。本文主要是对这些絮凝剂的研究进展进行简单的分析。
1无机絮凝剂
无机絮凝剂包括复合型、单一型和金属盐类絮凝剂。无机絮凝剂的品种较少，但在水处理中却有着广泛的应用。无机高分子絮凝剂是在20世纪60年代以后发展起来的一种水处理絮凝剂。无机高分子絮凝剂比传统的絮凝剂价格低、性能优，所以它的研究和应用较多。目前。主要应用的无机高分子絮凝剂有聚铝絮凝剂、聚铁絮凝剂和聚合硅酸絮凝剂[2]。这些无机高分子絮凝剂在污水处理方面有显著的效果，但是它们的负影响也是需要考虑的。例如，聚铝絮凝剂处理后的污水所产生污泥施入农田后，可导致农田土壤中的Al3+增加，从而出现“铝毒害”，对人体的健康带来危害；聚铁絮凝剂则具有很强的腐蚀性，处理后的水带有Fe3+，对水质产生影响。
2 有机高分子絮凝剂
与无机高分子絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂有着用量少、絮凝的速度快、受环境影响小、生成的污泥量少并且容易处理等优点。有机高分子絮凝剂可以分为两类：天然有机高分子絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂。
2.1天然有机高分子絮凝剂
淀粉、纤维素等原料经过化学改性后得到天然有机高分子絮凝剂，它具有价格低廉、原材料来源丰富、绿色无毒、无二次污染等优点。目前，天然有机高分子絮凝剂主要有淀粉絮凝剂、木质素絮凝剂、壳聚糖絮凝剂等[1]。
2.2合成有机高分子絮凝剂
合成有机高分子絮凝剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型。在实际水处理应用中，国内外对合成有机高分子絮凝剂逐步在向阳离子型合成有机高分子絮凝剂转化，主
要是聚丙烯酰胺、季胺盐类和聚胺盐类，其中，聚丙烯酰胺系列的应用占絮凝剂使用量的一半以上。杨旭研究员合成的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂在水处理上有很好的效果。在我国，研究和应用最多的是季铵盐类，例如，候兴汉研究合成的季胺型阳离子絮凝剂对高浊度的水的絮凝处理效果是十分明显的[3]。
虽然有机高分子絮凝剂絮凝有很多优点：用量少、絮凝速度快、浮渣产生量少等，但是残留物却是难被生物降解的，另外，大多数的有机高分子絮凝剂本身、水解或降解的产物是有毒的，有致畸、致癌或致突变的危险，所以，很多国家都是限制其用量的[4]。
3 微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是在20世纪80年代开发出来的。微生物絮凝剂是指利用生物技术―生物发酵、抽提、精制，从而得到一种具有生物分解性和安全水处理剂。微生物絮凝剂有的是直接利用微生物细胞、有的是利用微生物的代谢产物、有的是利用卫生细胞壁的提取物、有的则是通过克隆技术得到的。微生物絮凝剂有高效无毒、易被降解、没有二次污染等优点。1986年，
Ryuichiro Kurane成功研制出息生物絮凝剂，这种絮凝剂对废水中的大肠杆菌、膨胀污泥、酵母和纸浆废水等都有非常好的絮凝效果和脱色效果，是目前为止研发出来的最有效的微生物絮凝剂[4]。在我国，李强等研究出一种新型微生物絮凝剂ZL 5-2，它的产量最高
达14.9 g/L，絮凝的活性高达991 U，在国内外，这些指标均达到领先水平[5]。虽然微生物絮凝剂具有许多的优点，但是它有生产成本高昂、产量却不高的缺点，因此降低微生物絮凝剂的生产成本、提高它的生产率，是使其得到广泛应用的关键。目前为止，绝大多数的微生物絮凝剂尚处在实验室研究的阶段。
4复合絮凝剂
水处理的一个复杂的过程，因此单一的絮凝剂可能无法达到处理的效果。近年来，复合絮凝剂已成为研究的热点，主要无机―无机高分子复合絮凝剂、有机―无机高分子复合絮凝剂和微生物―无机复合絮凝剂三种。唐世娟等把铁、镁或铁、钙金属离子加入到聚合硅酸中，制成了复合型聚合硅酸絮凝剂，然后对比得出复合型聚合硅酸絮凝剂的处理效果要聚合硅酸絮凝剂。Bell等首先合成了聚乙烯亚胺―邻苯二甲酸，之后将其与水合氧化铝合成为复合絮凝体系用于处理含镉废水。试验得到，单独使用铝盐絮凝剂时，镉的捕集率 40%；使用复合絮凝剂时，镉的捕集率提高到75%。郑丽娜等将无机絮凝剂AlCl3、FeCl3与微生物絮凝剂进行复合配制研究，考察它在不同配比的条件下处理高浊度水与低浊度水的情况。研究结果表明，无论是处理高浊度水还是处理低浊度水，复合型絮凝剂均有着良好的处理效果[1]。
结论
絮凝剂是絮凝沉淀水处理技术的核心。目前的絮凝剂种类繁多，传统的絮凝剂已不能满足水处理的要求，因此，更加高效、绿色、价廉的絮凝剂的研究势在必行。絮凝剂的发展趋势可以集中在两点：第一，加强微生物絮凝剂的研究，降低其成本、提高其产量，使其从实验室研究状态脱离出来，用于真正的水处理中。第二，加强复合絮凝剂的研究和应用。一方面要控制其成本，另一方面要防止絮凝剂本身、水解或降解产物的污染性，防止其造成二次污染，进一步危害生态环境及人体的健康。总之，絮凝剂在水处理上有着重要的意义，今后，更加低廉、绿色、高效的絮凝剂将在污水的处理上发挥更加巨大的作用。
参考文献
[1] 张亚文， 胡东升， 彭炳乾. 水处理絮凝剂研究进展[J]. 石化技术与应用， 2009（27）：470-477.
[2] 王艳. 无机高分子絮凝剂的研究进展[J]. 应用化工， 2011（40）：150-156.
[3] 孙伟民， 张广成， 赵庆认等. 阳离子有机高分子絮凝剂的研究进展[J]. 材料开发与应用， 2012（2）：112-118.
[4] 张琼， 李国斌， 苏毅一等. 水处理絮凝剂的应用研究进展[J]. 化工科技， 2013，21（2）：49-52.
[5] 李强，王元秀，矫强等.生物絮凝剂ZL 5-2的絮凝特性研究[J].化工进展， 2006 （4）：46-52.
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