我國(guó)是水資源比較貧乏的國(guó)家,隨著工業(yè)的快速發(fā)展,工業(yè)用水量急劇增加,難于滿足工業(yè)用水的需求,同時(shí)又有大量工業(yè)廢水排出,若不處理會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的污染.絮凝劑的使用,既可在很大程度上解決水污染問(wèn)題,還能使處理過(guò)的水進(jìn)行二次利用,提高水的利用率,緩解由于水資源不足給工業(yè)發(fā)展帶來(lái)的困難.因此,在工業(yè)廢水(一級(jí))處理中絮凝沉淀法應(yīng)用較為廣泛,且占有非常重要地位.2化學(xué)絮凝劑在水處理中的應(yīng)用2.1無(wú)機(jī)絮凝劑2.1.1無(wú)機(jī)低分子絮凝劑傳統(tǒng)應(yīng)用的無(wú)機(jī)絮凝劑為低分子的鋁鹽和鐵鹽 [1].鋁鹽主要有硫酸鋁,明礬,鋁酸鈉等.鐵鹽主要有三氯化鐵,硫酸亞鐵和硫酸鐵.硫酸鋁是世界上使用較多的絮凝劑.自19世紀(jì)末美國(guó)較先將硫酸鋁應(yīng)用于給排水處理,以其卓越的凝聚性能而被廣泛應(yīng)用 [2].目前全世界年產(chǎn)硫酸鋁約500×104t,其中將近一半用于給排水處理中.明礬是硫酸鋁與硫酸鉀的復(fù)鹽,我國(guó)民間常用于飲用水凈化,但在廢水處理中應(yīng)用不多 [3].三氯化鐵是另一種常用的無(wú)機(jī)低分子絮凝劑,具有易溶于水,形成的絮體大而重,沉降性能好,對(duì)溫度,水質(zhì)及pH的適應(yīng)范圍寬等優(yōu)點(diǎn),但腐蝕性較強(qiáng),易腐蝕設(shè)備,且有刺激性氣味,操作條件較差.硫酸亞鐵俗稱綠礬,形成絮體快而穩(wěn)定,沉淀時(shí)間短,適用于處理堿度高和濁度大的污水,但色度不易除凈,腐蝕性亦較強(qiáng).2.1.2無(wú)機(jī)高分子絮凝劑無(wú)機(jī)高分子絮凝劑(IPF)是20世紀(jì)60年代以來(lái)在傳統(tǒng)的鋁鹽,鐵鹽絮凝劑基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類新型水處理藥劑.它比原有傳統(tǒng)的絮凝劑可成倍提高混凝效能,價(jià)格又相應(yīng)較低.因此無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的研究,生產(chǎn)和應(yīng)用已成為一門迅速發(fā)展的科學(xué)與技術(shù).我國(guó)1983年研制了聚合硫酸鐵并用于電廠水處理.在我國(guó)絮凝劑市場(chǎng)上,無(wú)機(jī)高分子絮凝劑已占一定的比例.具有代表性的兩類無(wú)機(jī)高分子絮凝劑是聚合氯化鋁(PAC)和聚合硫酸鐵(PFS) [4],它們的配方和制備工藝雖然多種多樣,但其結(jié)果都是應(yīng)用含有雜質(zhì)的原料,用物理,化學(xué)的方法向原料中添加適當(dāng)比例的成分,從而改進(jìn)自身的性能.在PAC的生產(chǎn)工藝中,添加穩(wěn)定劑(無(wú)機(jī)鹽或有機(jī)高分子)以提高PAC的穩(wěn)定性,同時(shí)增加絮凝能力,也有通過(guò)采用鍛燒法,原電池法新工藝制成高質(zhì)量的PAC產(chǎn)品.此外,由于硫酸和磷酸當(dāng)量數(shù)高于鹽酸,而且使用后能提高鋁礦石中的鋁溶出率.因此,在對(duì)PAC改性產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝中引入適量的硫酸和磷酸,不僅可以減少酸用量,還能提高產(chǎn)品的聚合度和穩(wěn)定性.聚合氯化鋁鐵(PAFC)是在PAC和PFS生產(chǎn)的基礎(chǔ)上研制成功的新型高效混凝劑,產(chǎn)品兼具PAC穩(wěn)定性高,鹽基度高和PFS效果好,絮體大,沉降快等特點(diǎn),而且pH適用范圍較廣.目前,我國(guó)無(wú)機(jī)高分子絮凝劑有四大發(fā)展趨勢(shì):(1)向高分子聚合鋁,聚合鐵方向發(fā)展;(2)聚合鋁(鐵)的主要形態(tài)向高電荷多核絡(luò)合物的方向發(fā)展;(3)對(duì)聚合鋁鐵,聚鋁(鐵)硅酸鹽絮凝劑進(jìn)行開發(fā);(4)以礦物,礦渣廢料為原料開發(fā)復(fù)合絮凝劑.2.2有機(jī)絮凝劑2.2.1有機(jī)高分子絮凝劑有機(jī)高分子絮凝劑是第二代絮凝劑,主要分兩大類,即合成有機(jī)高分子絮凝劑和天然高分子絮凝劑 [5].有機(jī)高分子絮凝劑與無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的作用機(jī)理不同,無(wú)機(jī)高分子絮凝劑主要通過(guò)絮凝劑與水體中膠體粒子間的電荷作用使電位降低,實(shí)現(xiàn)膠體粒子的團(tuán)聚,而有機(jī)高分子絮凝劑主要是通過(guò)吸附作用將水體中的膠粒吸附到絮凝劑分子鏈上,形成絮凝體.絮凝效果受其分子量大小,電荷密度,投加量,混合時(shí)間和絮凝體穩(wěn)定性等因素的影響.但與無(wú)機(jī)高分子絮凝劑相比,有機(jī)高分子絮凝劑用量少,絮凝速度快,受共存鹽類,污水的pH值以及溫度影響小,生成污泥量少,節(jié)約用水.2.2.2天然有機(jī)高分子改性絮凝劑天然高分子改性絮凝劑包括淀粉,纖維素,含膠植物,多糖和蛋白質(zhì)等類別的衍生物,在應(yīng)用上具有無(wú)毒,價(jià)廉,易于生物降解等特點(diǎn) [6].天然改性類與化學(xué)合成類高分子絮凝劑相比,具有諸多優(yōu)點(diǎn):(1)原料屬可再生資源,來(lái)源豐富,制備成本低,價(jià)格便宜;(2)基本無(wú)毒,且易生物降解,不會(huì)造成二次污染;(3)天然高分子種類很多,分子內(nèi)活性基團(tuán)多,可選擇性大,易根據(jù)需要采用不同的制備方法進(jìn)行改性;(4)兼具合成類高分子絮凝劑和天然高分子的特點(diǎn),彌補(bǔ)了天然高分子的不足,增強(qiáng)了絮凝效果.但天然有機(jī)高分子絮凝劑也有其弱點(diǎn),即電荷密度小,分子量低,容易失去活性.3微生物絮凝劑在水處理中的應(yīng)用微生物絮凝劑(MBF)是20世紀(jì)80年代后期開發(fā)出來(lái)的第三代絮凝劑 [7].該類絮凝劑是利用生物技術(shù),通過(guò)微生物發(fā)酵抽提而得到的一種新型,高效,價(jià)廉的水處理藥劑.早在20世紀(jì)70年代末,日本學(xué)者就在研究酞酸酯的生物降解過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)了具有絮凝作用的微生物培養(yǎng)液,并于80年代后期制成了命名為NOC-1的D1種微生物絮凝劑 [8].我國(guó)于90年代開始涉足這一領(lǐng)域的研究,并取得了相當(dāng)?shù)某删?微生物絮凝劑絮凝機(jī)理有3種:橋聯(lián)作用,電中和作用和卷掃作用.由于絮凝劑的分子量較大,一個(gè)絮凝劑分子可同時(shí)與幾個(gè)懸浮顆粒結(jié)合,因此在適宜條件下迅速形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而沉積,表現(xiàn)出很強(qiáng)的絮凝能力.與無(wú)機(jī)或有機(jī)合成高分子絮凝劑相比,具有高效,無(wú)毒,可消除二次污染,絮凝廣泛,脫色效果獨(dú)特的特點(diǎn).因此,其應(yīng)用前景十分廣闊 [9].4復(fù)合型絮凝劑及其在水處理中的應(yīng)用4.1無(wú)機(jī)—有機(jī)復(fù)合絮凝劑無(wú)機(jī)—有機(jī)復(fù)合絮凝劑的復(fù)配機(jī)理主要與其協(xié)同作用有關(guān).一方面污水雜質(zhì)為無(wú)機(jī)絮凝劑所吸附,發(fā)生電中和作用而凝聚;另一方面又通過(guò)有機(jī)高分子的橋聯(lián)作用,吸附在有機(jī)高分子的活性基團(tuán)上,從而網(wǎng)捕其他的雜質(zhì)顆粒一同下沉,起到優(yōu)于單一絮凝劑的絮凝效果 [10].無(wú)機(jī)高分子絮凝劑對(duì)含有各種復(fù)雜成分的污水處理適用性強(qiáng),可有效去除細(xì)微懸浮顆粒.4.2微生物—無(wú)機(jī)復(fù)合型絮凝劑將微生物絮凝劑與傳統(tǒng)的絮凝劑進(jìn)行復(fù)合,具有現(xiàn)實(shí)意義.董軍芳等人把微生物與硫酸鋁復(fù)配使用,比單用其中任何一種絮凝劑的絮凝效果都要好.但目前未見把這兩種絮凝劑做成復(fù)合絮凝劑對(duì)實(shí)際廢水進(jìn)行處理的實(shí)例.5結(jié)語(yǔ)縱觀絮凝劑的現(xiàn)狀可以看出,絮凝劑是從低分子到高分子,由無(wú)機(jī)到有機(jī),由單一型到復(fù)合型的發(fā)展.追求高效,廉價(jià),環(huán)保是絮凝劑研制者們的目標(biāo),開發(fā)低殘留鋁的無(wú)機(jī)絮凝劑是當(dāng)前的一個(gè)重要發(fā)展方向,降低生產(chǎn)成本是開發(fā)新型合成有機(jī)高分子絮凝劑的當(dāng)務(wù)之急.因此,絮凝劑的研發(fā)工作還需從以下幾方面進(jìn)行加強(qiáng):(1)吸取發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的絮凝劑生產(chǎn)技術(shù),開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的高效,節(jié)能的新型絮凝劑.(2)積極推進(jìn)綠色化學(xué)技術(shù),開發(fā)和推廣應(yīng)用對(duì)環(huán)境影響小,安全性高的新型絮凝劑.(3)加強(qiáng)水環(huán)境管理部門在用水,治水,整水3方面的分工與合作,使絮凝劑在水處理中發(fā)揮更大功效.(4)加強(qiáng)對(duì)絮凝劑作用機(jī)理和應(yīng)用性能研究,為產(chǎn)品應(yīng)用提供更多的理論指導(dǎo).(5)大力開發(fā)和應(yīng)用綜合水處理技術(shù),結(jié)合使用化學(xué)絮凝劑和生物絮凝劑,提高絮凝劑的絮凝效率.(6)提高絮凝劑使用過(guò)程的智能化,利用計(jì)算機(jī)及數(shù)學(xué)模型,對(duì)水處理過(guò)程中絮凝劑的投加,工藝控制進(jìn)行智能化管理,提高絮凝劑的使用效率. [