絮凝沉淀法因其工藝簡(jiǎn)單、效率高、費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于活水治理。絮凝劑性質(zhì)直接影響絮凝效果的好壞。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，絮凝劑的種類(lèi)也日益增多，絮凝劑逐漸從單一化向多樣化轉(zhuǎn)變，研制開(kāi)發(fā)新型高效的絮凝劑是實(shí)現(xiàn)絮凝過(guò)程優(yōu)化的核心技術(shù)。

1絮凝劑的分類(lèi)
根據(jù)絮凝劑的成分以及制備方法的不同可將其大致分為無(wú)機(jī)絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑、微生物絮凝劑3大類(lèi)。

1．1無(wú)機(jī)絮凝劑
無(wú)機(jī)絮凝劑的應(yīng)用歷史悠久，廣泛的用于水的凈化處理和污水的脫泥處理。無(wú)機(jī)絮凝劑按相對(duì)分子質(zhì)量分為無(wú)機(jī)低分子絮凝劑和無(wú)機(jī)高分子絮凝劑。無(wú)機(jī)低分子絮凝劑按金屬鹽的種類(lèi)可分為鋁鹽系和鐵鹽系，包括硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵等。其中硫酸鋁是最早由美國(guó)開(kāi)發(fā)的，并一直沿用至今。常用的鋁鹽有硫酸鋁和明礬；常用的鐵鹽有三氯化鐵水合物、硫酸亞鐵水合物和硫酸鐵。無(wú)機(jī)絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)是用法簡(jiǎn)單，但用量大、絮凝效果低，而且存在成本高、腐蝕性強(qiáng)的缺點(diǎn)。

20世紀(jì)60年代，在傳統(tǒng)的鐵鹽、鋁鹽基礎(chǔ)上發(fā)展了無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，具有絮凝能力強(qiáng)、絮凝效果好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，已逐步成為絮凝藥劑的主流。在日本、俄羅斯、西歐和中國(guó)都已具有了相當(dāng)規(guī)模的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的生產(chǎn)和應(yīng)用，其生產(chǎn)已占絮凝劑總產(chǎn)量的30%一60%。雖然無(wú)機(jī)高分子絮凝劑對(duì)處理各種復(fù)雜成分的水適用性強(qiáng)，可以有效去除細(xì)微懸浮顆粒，但生成的絮體不如有機(jī)高分子絮凝劑生成的絮體大，且單獨(dú)使用無(wú)機(jī)絮凝劑的投藥量大。

1．2有機(jī)高分子絮凝劑
與無(wú)機(jī)絮凝劑相比，有機(jī)高分子絮凝劑的結(jié)構(gòu)多樣、活性基團(tuán)多、相對(duì)分子質(zhì)量高，具有用量少、浮渣產(chǎn)量少、絮凝能力強(qiáng)、絮體容易分離、除油及除懸浮物效果好等特點(diǎn)，在處理煉油廢水、工業(yè)廢水、高懸浮物廢水及固液分離中有著廣泛的用途。有機(jī)高分子絮凝劑可分為合成有機(jī)高分子絮凝劑和天然高分子絮凝劑引。

1．3微生物絮凝劑
微生物絮凝劑是上世紀(jì)8O年代后期研究開(kāi)發(fā)的第3類(lèi)絮凝劑J引，是一類(lèi)由微生物產(chǎn)生的具有絮凝劑活性的代謝產(chǎn)物，主要有糖蛋白、多糖、蛋白質(zhì)、纖維素和DNA以及有絮凝劑活性的菌體等。該絮凝劑是利用生物技術(shù)，通過(guò)微生物發(fā)酵、抽取、精制而得到的一種新型、高效、廉價(jià)的水處理劑，是一種無(wú)毒的生物高分子化合物。生物絮凝劑的開(kāi)發(fā)始于上世紀(jì)70年代末。1976年，日本學(xué)者在研究酞酸生物降解過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了具有絮凝作用的微生物培養(yǎng)液。上世紀(jì)8O年代后期，制成了名為NOC一1的第一種生物絮凝劑，它是目前發(fā)現(xiàn)的最佳生物絮凝劑，具有很強(qiáng)的絮凝活性，廣泛應(yīng)用于畜產(chǎn)廢水、膨化污泥、瓦廠廢水、有機(jī)廢水的處理。我國(guó)南開(kāi)大學(xué)的莊源益等在這方面做了不少研究，開(kāi)發(fā)的NAT型生物絮凝劑可直接處理黑染料生產(chǎn)廢水，脫色率達(dá)60%。

目前一般認(rèn)為，生物高分子絮凝劑主要通過(guò)橋架作用和電中和作用，使顆粒和細(xì)胞聚合，其它的絮凝作用機(jī)理如網(wǎng)捕作用、粒質(zhì)說(shuō)等可解釋部分絮凝現(xiàn)象。實(shí)際上，絮凝是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，絮凝劑的種類(lèi)和濃度、分子構(gòu)型、相對(duì)分子質(zhì)量大小、膠體表面性質(zhì)、pH值等因素均能影響其絮凝性能。微生物絮凝劑具有絮凝范圍廣、絮凝活性高、安全、無(wú)害、無(wú)污染、脫色效果獨(dú)特等特點(diǎn)，加上絮凝劑產(chǎn)生菌的種類(lèi)多、生長(zhǎng)快、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，微生物絮凝劑的研究正成為當(dāng)今世界絮凝劑方面研究的重要課題。
 

2新型絮凝劑的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
 

近年來(lái)，隨著合成技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用的需要，越來(lái)越多的新型結(jié)構(gòu)聚合物絮凝劑得到開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，如聚合物有機(jī)微粒絮凝劑、樹(shù)枝狀聚合物絮凝劑和梳型聚合物絮凝劑等。梳形聚合物是一種特殊的接枝聚合物，它由一條聚合物主鏈和多條與之通過(guò)共價(jià)鍵相連的支鏈組成。梳形聚合物與一般的接枝聚合物在精細(xì)結(jié)構(gòu)方面的區(qū)別為：梳形聚合物分子中所有側(cè)鏈等長(zhǎng)；梳形聚合物的接枝密度遠(yuǎn)高于一般的接枝聚合物。

通過(guò)對(duì)絮凝劑絮凝機(jī)理的研究可知，聚合物相對(duì)分子質(zhì)量是架橋絮凝的關(guān)鍵因素，其他的因素，如聚合物的電荷密度、顆粒表面的電荷密度和系統(tǒng)的離子強(qiáng)度也很重要。相對(duì)分子質(zhì)量越高，鏈越長(zhǎng)，在顆粒間架橋形成絮凝物的能力就越強(qiáng)。而聚合物電荷密度是聚合物分子向顆粒表面擴(kuò)散、吸附的主要驅(qū)動(dòng)力，電荷密度越高，對(duì)細(xì)小顆粒的靜電吸附點(diǎn)就越多，導(dǎo)致聚合物與顆粒間的強(qiáng)烈吸附。同時(shí)，聚合物電荷密度越高，分子鏈上帶電基團(tuán)之間的靜電排斥力越大，使聚合物分子鏈在溶液中呈更舒展的構(gòu)型，有利于細(xì)小顆粒表面聚合物分子形成的環(huán)或鏈的擴(kuò)展。但也應(yīng)注意，聚合物的電荷密度過(guò)高，將加快聚合物的重構(gòu)速度，并使聚合物呈平坦的吸附構(gòu)型，對(duì)架橋絮凝將產(chǎn)生不利的影響。

現(xiàn)比較兩種結(jié)構(gòu)絮凝劑，一種是常用線性無(wú)規(guī)的陽(yáng)離子共聚物，另一種為梳形結(jié)構(gòu)接枝聚合物，其支鏈?zhǔn)猃X是陽(yáng)離子低聚物，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

由圖l可以看出，無(wú)規(guī)陽(yáng)離子共聚物的電荷隨機(jī)分布在分子鏈上，局部的電荷密度較低，而梳型結(jié)構(gòu)陽(yáng)離子絮凝劑的電荷集中分布在梳齒上，局部電荷密度較高。

圖2是隨機(jī)線性結(jié)構(gòu)與接枝結(jié)構(gòu)陽(yáng)離子絮凝劑絮凝示意圖。從圖2可以看出，對(duì)于無(wú)規(guī)則陽(yáng)離子共聚物，位于“架橋”部分的陽(yáng)離子基團(tuán)并沒(méi)有很好地和懸浮顆粒表面起到靜電中和作用，而是被“浪費(fèi)”掉。如果把聚合物設(shè)計(jì)含有陽(yáng)離子聚合物為支鏈的梳型聚合物，沿著主鏈分布著一些陽(yáng)離子低聚物的“梳齒”，這樣的結(jié)構(gòu)就可以解決上述線性共聚物絮凝劑的缺點(diǎn)。由于“梳齒”陽(yáng)離子低聚物的電荷密度高，使得梳型聚合物極易吸附到顆粒表面，而主鏈則形成良好的“架橋作用”。這種結(jié)構(gòu)不僅充分利用了陽(yáng)離子電荷，且起到很好的“架橋絮凝”效果。

近年來(lái)，對(duì)于接枝共聚的方法屢有新研究成果發(fā)表，并在此基礎(chǔ)上研制了一系列新型的高性能梳形接枝共聚物絮凝劑。接枝梳形共聚物絮凝劑的研究日益引起人們的重視。XiaoH和Gibbs等制備了以PAM為骨架，支鏈含有PEO(聚氧化乙烯)結(jié)構(gòu)的梳型聚合物。LiD等通過(guò)對(duì)帶有丙烯酸(AA)結(jié)構(gòu)單元的PAM(丙烯酸單元的引入可以通過(guò)PAM部分水解，或AA與AM共聚而得到)進(jìn)行功能化改性，使其AA轉(zhuǎn)變成活性極高的丙烯酰氯結(jié)構(gòu)(AC)，再和陽(yáng)離子低聚物PEI偶合反應(yīng)，成功制備了支鏈為PEI、主鏈為PAM的陽(yáng)離子梳型聚合物。Zhu等采用印co輻照引發(fā)聚合方式，制備共聚物。GuL和ZhuS等采用用共混擠出工藝制備梳型聚合物但是存在出現(xiàn)凝膠的情形，只有在控制反應(yīng)溫度不要太高，而擠出速率和PDM．DAAC／PAM的質(zhì)量比應(yīng)在較高的情況下進(jìn)行，這樣可以減少凝膠的形成，制備出PDMDAAC含量較高的陽(yáng)離子梳型聚合物。
近10幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在水處理劑方面的研制和開(kāi)發(fā)工作取得了很大的進(jìn)展，絮凝劑品種繁多，從低分子到高分子、從無(wú)機(jī)到有機(jī)、從單一型到復(fù)合型是其發(fā)展走向，逐步形成系列化和多樣化的產(chǎn)品�？偟内厔�(shì)是向廉價(jià)實(shí)用、環(huán)保、無(wú)毒高效的方向發(fā)展。
 

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