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無機高分子絮凝劑的應用研究
【論文關鍵詞】：絮凝劑;廢水處理;應用
【論文摘要】：無機高分子絮凝劑的研究、開發和應用在最近十幾年來受到了國內外水處理界的廣泛重視。將目前已開發出的無機高分子絮凝劑分為聚合鋁、聚合鐵、聚合硅酸和復合型無機高分子四大類, 在簡要概述了不同類型無機高分子絮凝劑機理及其在廢水處理中的應用,最后提出了絮凝劑的研究思路和方向。
目前，絮凝劑研究正朝著的以廢制廢、變廢為寶，利用工業廢水或礦渣來制取絮凝劑，同時用其處理廢水，使資源優化的思路逐步展開。伴隨著微生物絮凝劑的深入研究，微生物絮凝劑取代部分傳統的無機高分子絮凝劑和合成有機高分子絮凝劑將成為一種趨勢。研制新型、高效、安全、經濟的絮凝劑是絮凝劑生產發展的必然方向。經過絮凝劑無害處理后的水可以回用，當前國內每年工業用 水、城市給水、污水處理需求絮凝劑百萬噸，研究絮凝劑對國民生產具有重大的現實意義。
1. 聚合鋁水處理領域應用概況
在水處理工程領域中，聚合氯化鋁絮凝劑在國內外的需求量日益激增，尤其在給水處理中已逐漸取代傳統的凝聚劑而成為主流絮凝劑。大量的應用實踐證明，使用聚合氯化率替代傳統的鐵、鋁鹽混凝劑，可明顯提高水廠的凈化效能、降低處理成本、改善出水水質。其主要優點表現在：
⑴ 優良的凝聚除濁脫色和去除腐殖質的效果及較廣泛的使用pH范圍
聚合氯化鋁不僅具有強烈的凝聚除濁效果，而且也具有明顯脫色及去除腐殖質的效果。在相同處理條件下達到最佳絮凝作用，聚合鋁所需劑量比傳統鋁鹽要減少2/3之多。在相同劑量條件下，使用聚合鋁能夠獲得比傳統鋁鹽更低的殘余濁度，因而可以以較低劑量得到相同的處理結果。此外，聚合鋁使用的pH范圍比傳統鋁鹽要寬的多。
⑵ 良好的低溫混凝處理效能及沉降效能
一般在低溫水（<5℃）時,傳統混凝劑的混凝除濁效能明顯降低并導致出水水質惡化,而使用聚合鋁,無論是低溫還是常溫水,都能獲得較好的混凝除濁效果。此外,聚合鋁能夠明顯提高固液分離效率，改善沉降過濾及污泥脫水性能，從而縮短沉淀池的停留時間，增加產水量。另外，由于所生成絮凝體顆粒大而緊密，從而易于進行過濾和污泥脫水。
⑶ 較低的殘留鋁含量
聚合鋁處理后水中的殘留鋁含量十分低，傳統硫酸鋁處理水中的殘留鋁含量一般為150~255μg/L，而聚合鋁處理水質中的殘留鋁含量只有40~55μg/L。
⑷ 操作簡便
采用聚合鋁鹽處理時操作過程相對傳統的處理方法要簡便得多。
2. 絮凝劑的具體應用介紹
2.1 無機高分子絮凝劑在印染廢水處理中的應用
⑴ 聚鋁絮凝劑
堿式氯化鋁(PAC)是水處理中最常用的絮凝劑之一，在處理印染廢水中應用最為廣泛。上海第一絲綢印染廠生化調節池中的印染廢水，是以活性染料為主，直接染料為輔，屬于高色度、高濃度廢水，蘇玉萍等[1]采用混凝法對此廢水進行處理，當PAC投加量為700～900 mg/L，pH值控制在5.4～6.6時，脫色率可達93％，且PAC較其它絮凝劑所產生的礬花大、沉降速度快，另外，研究還發現對于以活性染料為主的印染廢水，PAC的投加量要比處理疏水性染料時的投加料要多。
⑵ 聚鐵類絮凝劑
鐵鹽絮凝劑脫色性能好，因此，鐵鹽絮凝劑常用于印染廢水的脫色。以硫酸亞鐵，硫酸，鋁鹽為基本原料，在硫酸介質中以MnO2為催化劑，經空氣氧化而得到的一種高聚合度無機高分子聚合硫酸鐵絮凝劑，對印染廢水進行處理，廢水的脫色率達98％以上，COD去除率達75％以上，基本達到國家規定的排放標準。杜仰民[5]以無機鐵鹽，對不同類型印染廢水進行絮凝脫色，印染廢水絮凝加助凝后，脫色率平均達94％，COD的去處率平均達74.3％，處理后的印染廢水無色，透明，達到排放標準。
⑶ 復合型絮凝劑
近年來，不少學者利用礦渣廢料研制復合絮凝劑，并用于處理印染廢水。用自制的硼泥復合混凝劑，對印染廢水進行脫色實驗，當投加量為0.3 g/L時，其COD去除率達67％以上，脫色率和SS去除率均達98％以上，此法具有投藥量少、工藝簡單、效率高等優點。
⑷ 聚硅酸鹽類絮凝劑
聚硅酸絮凝劑是一種應用較早的絮凝劑，由于其穩定性差，故應用較少，在此基礎上，人們研制聚硅酸鹽絮凝劑，并用于廢水處理，取得了較好效果。
2.2 有機合成高分子絮凝劑在印染廢水處理中的應用
⑴ 聚胺類絮凝劑
陽離子型聚胺類絮凝劑是有機絮凝劑中價格較低的一種，在水處理中，有很大應用價值。
⑵ 聚腈類絮凝劑
以聚丙烯腈為高分子鏈，用雙腈雙胺與聚丙烯腈大分子上的腈基改性，制得含有多種活性基團的聚合物PAN-DCD，研究了PAN-DCD對活性染料、分散染料及酸性染料廢水的脫色效果，并初步探討了其脫色機理，對各種染色廢水脫色率均在80％以上。
⑶ 季胺鹽類絮凝劑
采用陽離子型高分子絮凝劑PDADMA(聚二甲基二烯丙基氯化銨)處理印染廢水，研究結果表明，PDADMA用于處理印染廢水具有投藥量少、污泥量少、效率高等優點，處理效果明顯優于無機絮凝劑。張雪馨等[21]針對活性染料含有磺酸基的特點，對雙腈胺-甲醛縮合物進行改性，制得陽離子絮凝劑MG，處理親水性染料廢水，脫色率大于85％。
2.3 天然高分子絮凝劑在印染廢水處理中的應用
⑴ 淀粉衍生物絮凝劑
近年來淀粉類絮凝劑在印染廢水中應用也非常廣泛。李旭祥等[23]用過硫酸銨為引發劑，使菱角粉與丙烯腈接枝共聚，制得的改性淀粉配以助凝劑堿式氯化鋁處理印染廢水，濁度去除率可以達到70％以上。
⑵ 木質素衍生物絮凝劑
自70年代以來，國外已研究了以木質素為原料合成季胺型陽離子表面活性劑，用其處理染料廢水獲得了良好的絮凝效果。我國利用造紙蒸煮廢液中木質素合成了陽離子表面活性劑，處理印染廢水，結果表明，木質素陽離子表面活性劑具有良好的絮凝性能，脫色率超過90％。以草漿黑液中提取木質素，作為絮凝劑，并與氯化鋁、聚丙烯酰胺的效果進行了比較，證實了木質素處理印染廢水的優越性。
⑶ 其它天然高分子絮凝劑
以天然資源為主要原料，經物理、化學加工后制成兩性新型復合混凝脫色劑ASD-Ⅱ對印染廠的還原、硫化、納夫妥以及陽離子和活性染料的染色廢水進行絮凝脫色實驗，脫色率平均大于80％，最高達98％以上，COD去除率平均大于60％，最高達80％以上。張秋華等[32]采用研制的羧甲基殼聚糖絮凝劑處理毛巾廠的印染廢水，實驗結果顯示，羧甲基殼聚糖絮凝劑在廢水的脫色和COD的去除效果方面，都優于常用的其它高分子絮凝劑。
參考文獻
[1] 朱亦仁. 環境污染治理技術，北京：中國環境科學出版社，2002.
[2] 丁忠浩. 有機廢水處理技術及應用，北京：化學工業出版社，2002.
[3] 湯鴻霄, 錢易, 文湘華. 水體顆粒物和難降解有機物的特性與控制技術原理,上卷，北京:中國環境科學出版社，2000.
[4] 楊岳平, 徐新華, 劉傳富. 廢水處理工程及實例分析，北京：化學工業出版社，2003 .
[5] 任朝華, 張光華. 無機復合絮凝劑在造紙廢水處理中的應用與發展[J]. 中國造紙報, 2004.
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