1、混凝剂在水处理中的应用现状及进展1.前言随着我国经济的迅速发展,人口的增加,人民生活水平的逐步提高,工业化和城市化步伐的加快,用水量急剧增加,污水排放量也相应增加,加剧了淡水资源的短缺和水环境的污染,使地表水,尤其是城市河流水水质逐年变差,水质恶化失去了水源水的利用价值。为保证水资源的可持续利用,解决水环境污染问题,国内外在水处理方面做了大量工作,开发了多种水处理工艺,如生化法、离子交换法、吸附法、化学氧化法、电渗析法和污水生态处理技术等。与这些方法相比,混凝沉淀法以其处理效率高、经济、简便的特点成为世界各国普遍使用的一种水质处理技术。1混凝剂的选择是该工艺的核心和关键部分,其性能决定水处理效
2、果的好坏2.混凝剂种类及现状2.1 无机混凝剂无机絮凝剂主要是依靠中和粒子上的电荷而凝聚,故常常被称为凝聚剂。其按金属盐种类可分为铝盐系和铁盐系,铝盐以硫酸铝、氯化铝为主,铁盐以氯化铁、硫酸铁为主;按阴离子成分又可分为盐酸系和硫酸系。无机絮凝剂的研究与发展时间比较长,应用历史比较悠久,属于传统絮凝剂。目前无机高分子絮凝剂已形成阴离子型、阳离子型、无机复合型三种类型,并以其来源广、较经济、用法简单广泛应用于饮用水、工业水的净化处理以及地下水、废水淤泥的脱水处理等,在我国实际用量占絮凝剂总量的 80%以上2。但铝系絮凝剂会产生二次污染,毒害水生生物、植物和微生物,通过事物链和饮用水,最终危害人类健
3、康;铁系絮凝剂对金属有腐蚀性,使水有颜色,且高浓度的铁对人体健康和生态环境也有不利影响,聚合无机盐絮凝剂虽处理效果良好,但用量大,对环境有二次污染,这使无机絮凝剂的应用受到很大的限制2.1.1 无机高分子混凝剂2.1.1.1 聚合氯化铝聚 合 氯 化 铝 是 一 种 无 机 高 分 子 混 凝 剂 。 六 十 年 代 ， 日 本 在制 造 与 应 用 方 面 做 了 大 量 工 作 ， 有 逐 步 取 代 硫 酸 铝 的 趋 势 。 我 国 在 1973年 曾 在 成 都 召 开 全 国 新 型 混 凝 剂 技 术 经 验 交 流 会 ， 会 上 对 聚 合 氯 化 铝 的 产 品质 量 提
4、出 了 要 求 ， 其 中 要 求 含 氧 化 铝 (Al2O8)10%以 上 ， 碱 化 度 为 5080%， 不 溶 物 1%以 下 等 3。我 国 某 些 地 区 仍 将 聚 合 氯 化 铝 称 为 碱 式 氯 化 铝 A1n(OH)mCl3n-m， 这是 由 于 对 它 的 基 本 化 学 式 的 不 同 理 解 而 造 成 的 。 聚 合 氯 化 铝 的 化 学 式 应 表 示为 Al2(OH)nC18-nm， 其 中 n 可 取 1 到 5 中 间 的 任 何 整 数 ， m 为 10 的 整数 6。 这 个 化 学 式 实 际 指 m 个 A12(OH)nCl6-n(称 羟 基
5、氯 化 铝 )单 体 的 聚 合物 。聚 合 氯 化 铝 中 OH-与 Al 的 比 值 对 混 凝 效 果 有 很 大 关 系 ， 一 般 可 用 碱 化度 B 表 示 ： ， 例 如 n=4 时 ， 碱 化 度 。 一 般 要 求 B 为 40 60%。 聚 合 氯 化 铝 作 为 混 凝 剂 处 理 水 时 ， 有 下 列 优 点 ：(1)对 污 染 严 重 或 低 浊 度 、 高 浊 度 、 高 色 度 的 原 水 都 可 达 到 好 的 混 凝 效 果 。(2)水 温 低 时 ， 仍 可 保 持 稳 定 的 混 凝 效 果 ， 因 此 在 我 国 北 方 地 区 更 适 用 。(3)
6、矾 花 形 成 快 ； 颗 粒 大 而 重 ， 沉 淀 性 能 好 ， 投 药 量 般 比 硫 酸 铝 低 。(4)适 宜 的 pH 值 范 围 较 宽 ， 在 59 间 ， 当 过 量 投 加 时 也 不 会 像 硫 酸 铝那 样 造 成 水 浑 浊 的 反 效 果 。(5)其 碱 化 度 比 其 他 铝 盐 、 铁 盐 为 高 ， 因 此 药 液 对 设 备 的 侵 蚀 作 用 小 ， 且处 理 后 水 的 pH 值 和 碱 度 下 降 较 小 。聚 合 氯 化 铝 的 性 能a、 聚 合 氯 化 铝 作 为 水 处 理 剂 对 各 种 水 质 适 应 性 强 ， 对 于 高 浊 度 水
7、混 凝 沉淀 效 果 尤 为 显 著 。b、 净 化 后 的 水 质 优 于 硫 酸 铝 等 无 机 混 凝 剂 ， 净 水 成 本 与 之 相 比 低 15-30%。 絮 凝 体 形 成 快 ， 沉 降 速 度 快 。c、 含 氧 化 铝 高 、 投 加 量 小 ， 可 降 低 制 成 水 成 本 。d、 源 水 PH 值 在 5.0-9.0 范 围 均 可 凝 聚 。e、 腐 蚀 性 小 ， 操 作 条 件 好 ， 溶 解 性 优 于 硫 酸 铝 。f、 处 理 水 中 盐 分 较 少 ， 有 利 于 离 子 交 换 处 理 和 纯 水 制 备 。g、 对 源 水 温 度 的 适 应 性
8、优 于 硫 酸 铝 等 无 机 混 凝 剂 ， 对 低 温 水 的 处 理 效 果也 较 好 ， 最 低 析 出 温 度 为 -18 。 4产 品 用 途a、 城 市 给 水 净 化 ： 河 流 水 、 水 库 水 、 地 下 水 b、 工 业 水 净 化 。 c、 城市 水 处 理 。 d、 工 业 废 水 和 废 渣 中 有 用 物 质 的 回 收 ， 促 进 洗 煤 废 水 中 煤 粉 的沉 降 ， 淀 粉 制 造 中 淀 粉 的 回 收 。 e、 各 种 工 业 废 水 处 理 ： 印 染 废 水 、 皮 革 废水 、 含 氟 废 水 、 重 金 属 废 水 、 含 油 废 水 、 洗
9、 煤 废 水 、 矿 山 废 水 、 酿 造 废 水 、冶 金 废 水 、 肉 类 加 工 废 水 。 f、 污 水 处 理 。 g、 造 纸 施 胶 。 h、 糖 液 精 制 。i、 铸 造 成 型 。 j、 布 匹 防 皱 。 k、 催 化 剂 载 体 。 l、 医 药 精 制 。 m、 水 泥 速 凝 。n、 化 妆 品 原 料 。2.1.1.2 聚合硫酸铁聚 合 硫 酸 铁 形 态 性 状 是 淡 黄 色 无 定 型 粉 状 固 体 ， 极 易 溶 于 水 ， 10%（ 重量 ） 的 水 溶 液 为 红 棕 色 透 明 溶 液 ， 吸 湿 性 。 聚 合 硫 酸 铁 广 泛 应 用 于
10、 饮 用 水 、工 业 用 水 、 各 种 工 业 废 水 、 城 市 污 水 、 污 泥 脱 水 等 的 净 化 处 理 。 2.2 有机混凝剂有机混凝剂主要依靠架桥作用使粒子沉降,故常常被称为助凝剂。根据化学成分,有机混凝剂大体可分为合成类有机高分子混凝剂和天然类有机高分子混凝剂两大类。而天然类有机高分子混凝剂又经历了由简单的天然有机高分子混凝剂到天然改性有机高分子混凝剂的飞跃过程。2.3 混凝剂的现状絮凝剂在给水与废水处理和生产过程的固液分离中占有重要的地位。以给水处理为例,首先,絮凝能有效脱除 80%95%的悬浮物质和 65%95%的胶体物质,对降低水中 COD 值有重要作用;再者,絮
11、凝对除去水中的细菌、病毒效果稳定,通过絮凝净化,一般能把水中 90%以上的微生物与病毒一并转入污泥,使处理水的进一步消毒、杀菌变得比较容易8;此外,日益受到重视的水体富营养化、废水脱色等问题,采用无机絮凝剂比生物法除磷脱色效果好;最后,污泥脱水是当今废(污)水处理的主要问题,迄今最可行的办法是投加适当的阳离子高分子絮凝剂,改善污泥性状,以便下一步机械脱水处理。混凝技术是目前国内外广泛使用的既经济又简单的水处理技术,在给水的净化处理和污水处理中都有着普遍的应用。混凝作用的基本原理是通过向混浊水中投加各种无机或有机混凝剂,使分散的胶体颗粒与溶解态的混凝剂之间产生固相与液相之间的化学吸附、电中和脱稳
12、以及粘结架桥的作用,经过脱稳颗粒间的碰撞结合,形成较大的絮凝体颗粒而迅速沉降,从而达到加速混浊水澄清的目的。93.混凝剂的研究方向及发展前景随着科学技术的发展,絮凝剂正从品种单一向多样化转变,尤其在可持续发展战略的要求下,高效、廉价、低毒、无公害、多功能、复合化的绿色絮凝剂必将成为今后科研工作者研究工作的重要方向。另外,无机与有机复合型高分子絮凝剂等多功能复合型絮凝剂的开发也因综合了无机与有机的优点将成为未来的一个重要发展方向;由于微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂的固有缺陷,具有应用范围广、絮凝活性高、安全无毒、不污染环境等特点,可最终实现污染排放,其研究与开发已成为水处理
13、剂研究领域的重要课题和发展方向,必将取代部分传统的无机高分子絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂,为水。4.参考文献1 郑怀礼,张占梅.聚合氯化铝铁絮凝剂的制备及絮凝性研究Z.2006:4.2 刘 睿,周启星.水处理絮凝剂研究与应用进展J.应用生态学报,2005,16(8):1558-1562.3 房秀福,李浩然.水处理中絮凝剂的研究进展J.黑龙江水利科技,2005,33(3):73-74.4 李风亭,张善发,赵 艳.混凝剂与絮凝剂M.北京:化学工业出版社,2005:9.5 石 宇,孙 .强化混凝技术处理低温低浊水试验研究D.哈尔滨:哈尔滨工业大学,2006:5.6 严 瑞.水处理剂应用手册M.北京:
14、北京大学工业出版社,2000:42-139.7 张育新,康 勇.絮凝剂的研究现状及发展趋势J.化工进展,2002,21(11):799-804.8 康建雄,白云山.水处理絮凝剂的开发与应用J.华中科技大学学报(城市科学版),2004(2):23-26.9 刘 洋,王浩绮.微生物絮凝剂的研究进展J.金陵科技学院学报,2006,22(2):75-79.TheresearchdevelopmentandapplicationofcoagulantinwatertreatmentWEIYuanAbstract:Variouscoagulantresearchstatus,type,applicatio
15、nandhighpolymercoagulantresearchanddevelopmentsituationwerediscussed,thepolyacrylamide,modifiedstarchandchitosanflocculantdevelopmentsituationandtheirapplicationforegroundwerestudiedandreviewed,thecoagulantdevelopmenttrendwasanalyzedagainsttopresentapplicationsituation.Keywords:coagulant,polymericferro-aluminium,polyacrylamide(PAM),highpolymercoagulant,modifiedstarchcoagulant#168#第 36 卷第 21 期 2010 年 7 月
