水處理中常用的絮凝劑
(一(yi)) 無機混凝劑(ji)
1.低分子無機混凝劑(ji)
目(mu)前應用(yong)(yong)最廣(guang)泛的(de)(de)(de)(de)(de)簡單無(wu)機型絮凝劑(ji)是鐵(tie)(tie)系(xi)、鋁(lv)系(xi)金屬鹽。主(zhu)要有(you)(you)(you)(you)三氯化鐵(tie)(tie)、硫酸亞(ya)鐵(tie)(tie)和硫酸鋁(lv)。三氯化鐵(tie)(tie)(Fe:常(chang)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)是六水(shui)合(he)三氯化鐵(tie)(tie)(FeCl3•6H20)形成的(de)(de)(de)(de)(de)礬花沉淀性(xing)好,處(chu)理(li)低溫水(shui)或低濁度(du)水(shui)效果(guo)比鋁(lv)鹽好,適宜pH值范(fan)圍較寬,但處(chu)理(li)后(hou)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)色(se)度(du)比鋁(lv)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)高,有(you)(you)(you)(you)腐蝕性(xing)。硫酸亞(ya)鐵(tie)(tie)(FeS04•H20)離解(jie)出的(de)(de)(de)(de)(de)Fe2+只(zhi)能生(sheng)成最簡單的(de)(de)(de)(de)(de)單核絡合(he)物(wu),不如(ru)二價鐵(tie)(tie)鹽那樣有(you)(you)(you)(you)良好的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)凝效果(guo)。硫酸鋁(lv)(Al2(S04)3)是廢水(shui)處(chu)理(li)中(zhong)使(shi)用(yong)(yong)最多的(de)(de)(de)(de)(de)絮凝劑(ji),使(shi)用(yong)(yong)便利(li),絮凝效果(guo)好,當水(shui)溫低時水(shui)解(jie)困難(nan),形成的(de)(de)(de)(de)(de)絮體(ti)較松散,它的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)效pH值范(fan)圍較窄。明磯(Al2(S04)3•K2S04.24H20)的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)機理(li)與硫酸鋁(lv)同[14]。
2.無機高分子絮(xu)凝(ning)劑(ji)
無機離分(fen)子絮(xu)凝劑(ji)混凝效果(guo)高、價格低,有逐步成(cheng)為主流(liu)藥劑(ji)的(de)趨勢。我國此類(lei)絮(xu)凝劑(ji)的(de)開(kai)發成(cheng)績顯(xian)著。無機高分(fen)子絮(xu)凝劑(ji)的(de)品種有陽離子型,如聚(ju)合氯化鋁(lv)(PACL聚(ju)合硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(PAS)、聚(ju)合磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(PAP)、聚(ju)合硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鐵(tie)(PFS)、聚(ju)合氯化鐵(tie)(PFC)、聚(ju)合磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)鐵(tie)(PFP)、聚(ju)亞鐵(tie)和陰離子型,如聚(ju)合硅酸(suan)(suan)(suan)〔PS〕[15]。
聚合氯化(hua)鋁(lv)(PAC):對各種廢水(shui)都可以(yi)達到(dao)好的(de)絮凝效(xiao)果,能快速形成大(da)的(de)礬花,沉淀(dian)性能好,適宜的(de)pH值(zhi)范(fan)圍(wei)較寬(pH在5-9之間),且處理(li)后水(shui)的(de)pH值(zhi)和堿(jian)度下降較小。水(shui)溫低時,仍可保持穩定(ding)的(de)絮凝效(xiao)果,其堿(jian)化(hua)度比其它鋁(lv)鹽、鐵鹽為高,因此藥液對設備(bei)的(de)侵蝕作(zuo)用小。
聚(ju)(ju)合(he)硫(liu)酸(suan)鐵(PFS):混凝體(ti)形成速度快,密集且質量(liang)大(da)且沉降速度快。尤其(qi)對(dui)低溫低濁水(shui)(shui)有優(you)良的處理效果,適用(yong)水(shui)(shui)體(ti)pH值范圍(wei)(pH在4-11之間),腐蝕性小。實(shi)驗表明(ming),用(yong)聚(ju)(ju)鐵凈化(hua)水(shui)(shui),可降低亞(ya)硝氮及鐵的含量(liang)。因此,它是優(you)良安全的飲用(yong)水(shui)(shui)混凝劑(ji)劑(ji),有取代對(dui)人體(ti)有害的聚(ju)(ju)合(he)鋁(lv)混凝劑(ji)的趨勢。
聚亞鐵(tie):可將高價(jia)金屬(shu)離子(zi)(zi)還原成低(di)價(jia)金屬(shu)離子(zi)(zi),且不需酸化(hua)。該(gai)混(hun)凝劑在水體中具(ju)有電(dian)荷中和與(yu)吸附架(jia)橋雙重功能(neng)。與(yu)活性劑共(gong)用,可使膠(jiao)體物質(zhi)轉變為(wei)混(hun)凝體,同時除去廢(fei)水中的Cu、Zn、Ni等金屬(shu)離子(zi)(zi),成為(wei)高效電(dian)鍍廢(fei)水凈(jing)化(hua)劑。
聚合硫(liu)酸鋁(PAS):去除濁度(du)效果(guo)顯著,并有較(jiao)廣的溫度(du)使用(yong)范圍(wei)和對原(yuan)水(shui)的適用(yong)范圍(wei)。不僅可處(chu)理(li)工(gong)業用(yong)水(shui),還(huan)可處(chu)理(li)工(gong)業廢水(shui)。聚合硫(liu)酸鋁混凝劑國外已(yi)有報(bao)道。
聚(ju)(ju)合(he)硅酸(suan)(PS):目前(qian)對(dui)聚(ju)(ju)合(he)硅酸(suan)制(zhi)備方法、聚(ju)(ju)合(he)機(ji)制(zhi)、聚(ju)(ju)合(he)度的影響因素勻己研(yan)究(jiu)(jiu)較為透徹。研(yan)究(jiu)(jiu)發現,可利用(yong)(yong)中和所達到pH值的不同來(lai)控制(zhi)聚(ju)(ju)合(he)速度。聚(ju)(ju)硅酸(suan)具有很強的粘結聚(ju)(ju)集(ji)能力和吸附架橋作用(yong)(yong)。楊修造等[16]對(dui)聚(ju)(ju)硅酸(suan)的膠凝特性(xing)進行(xing)了(le)研(yan)究(jiu)(jiu),證明了(le)聚(ju)(ju)硅屬陰(yin)離子型。聚(ju)(ju)硅酸(suan)的最大缺(que)點是(shi)產品性(xing)質(zhi)不穩定,故不能成為獨立(li)商(shang)品。
(二)有機(ji)高分子混(hun)凝劑
有(you)機高分子混凝劑具有(you)用(yong)最(zui)少、混凝速度快,受鹽類(lei)、pH值及(ji)溫度影響小,生成(cheng)污泥量少且易處(chu)理等優點,有(you)廣闊的(de)應(ying)用(yong)前景。目前使用(yong)的(de)混凝劑主要有(you)合成(cheng)和天然(ran)改性兩種。
聚(ju)(ju)(ju)丙烯(xi)(xi)酰(xian)胺:在(zai)合成的有機(ji)高分子(zi)絮凝(ning)劑(ji)中,聚(ju)(ju)(ju)丙烯(xi)(xi)酰(xian)胺的應(ying)用最多。聚(ju)(ju)(ju)丙烯(xi)(xi)酰(xian)胺有非離(li)子(zi)型(xing)(xing)(xing)(xing)、陽(yang)離(li)子(zi)型(xing)(xing)(xing)(xing)和陰(yin)離(li)子(zi)型(xing)(xing)(xing)(xing)三種。它們(men)的分子(zi)量均在(zai)50-600萬之間(jian)(jian)。由于(yu)(yu)這(zhe)類絮凝(ning)劑(ji)存在(zai)一定量的殘余(yu)單(dan)體(ti)丙烯(xi)(xi)酰(xian)胺,不可避免(mian)地(di)帶來了毒性(xing)。高分子(zi)量(106以上)的聚(ju)(ju)(ju)丙烯(xi)(xi)酸(suan)納屬(shu)陰(yin)離(li)子(zi)型(xing)(xing)(xing)(xing)混凝(ning)劑(ji),有強的混凝(ning)作用且無毒。聚(ju)(ju)(ju)丙烯(xi)(xi)酸(suan)納對懸浮于(yu)(yu)水(shui)介質(zhi)中的細粒(li)子(zi)產(chan)(chan)生非離(li)子(zi)吸附,使粒(li)子(zi)間(jian)(jian)產(chan)(chan)生交聯。它對具有金屬(shu)氫氧化物這(zhe)類正電荷(he)的膠體(ti)粒(li)子(zi)更顯示出其(qi)優(you)良(liang)的性(xing)能。
聚二(er)甲基二(er)丙烯基氯化銨:陽離(li)子型高分(fen)子化合物,用(yong)于水處(chu)理能獲得比(bi)目前較常用(yong)的無機高分(fen)子絮凝劑和(he)有機高分(fen)子混(hun)凝劑聚丙烯酰胺更(geng)好的處(chu)理效果(guo),可單(dan)獨使(shi)用(yong),也(ye)可與無機混(hun)凝劑并(bing)用(yong)。
淀粉衍生物(wu)(wu):可以吸附帶負電荷的(de)有(you)機或無(wu)機懸(xuan)浮物(wu)(wu)質。近(jin)年來淀粉聚丙烯酰胺(an)接枝共聚物(wu)(wu)的(de)研究(jiu)已取得(de)了一定(ding)的(de)進展。
甲殼素(su)(su)衍(yan)生物:對甲殼素(su)(su)進行分子改良得到的殼聚糖是一(yi)種很好的混(hun)凝劑。
植物(wu)膠改(gai)性多(duo)功能(neng)處(chu)理劑(ji):進入70年(nian)代以來,國外陸續開發了一(yi)些(xie)兼具混(hun)凝(ning)、緩蝕(shi)等多(duo)種功能(neng)的合成有機高(gao)分子處(chu)理劑(ji),這些(xie)藥劑(ji)不(bu)僅具有良好的混(hun)凝(ning)性能(neng),而且還有緩蝕(shi)、殺菌等作用(yong)。
(三)復合型混凝劑
高效復合(he)型(xing)混凝劑是近年來才(cai)發(fa)(fa)展(zhan)起米(mi)的,其發(fa)(fa)展(zhan)非(fei)常迅猛,種類比較(jiao)多(duo),它的作(zuo)(zuo)用機理在于(yu)離子間(jian)的相互增效作(zuo)(zuo)用。
聚合氯化鋁(lv)鐵:可(ke)利用煤石為(wei)原料制得(de),兼具有鐵鹽(yan)和鋁(lv)鹽(yan)的特性(xing),在pH值(zhi)7.O-8.2的范圍內(nei),其去除(chu)濁度效果和絮體沉降性(xing)能都優于聚合鋁(lv)。
聚(ju)合硫酸氯化鋁鐵(tie):以(yi)鋁土礦等為(wei)(wei)原(yuan)料制得(de),其組成為(wei)(wei)含(han)有(you)多(duo)核(he)聚(ju)鐵(tie)及(ji)聚(ju)鋁與氯根、硫酸根配位的復合型(xing)無(wu)機(ji)高(gao)分子(zi),兼備鐵(tie)、鋁混凝(ning)劑(ji)的優良性能(neng)。在某些方面,具有(you)比PAC更(geng)好的效果。并且其生產工藝簡單,成本(ben)低(di),在水處理中具有(you)廣闊的應用價值。
聚氯硫酸(suan)(suan)鐵:利(li)用硫酸(suan)(suan)/鹽酸(suan)(suan)混(hun)酸(suan)(suan)溶(rong)解軋鋼廢鋼渣的(de)溶(rong)出液為(wei)原料,可制得(de)聚氯硫酸(suan)(suan)鐵。它(ta)具有(you)電(dian)荷中(zhong)和與(yu)吸附架橋功(gong)能,形成的(de)礬花大,沉降快,污泥(ni)脫水性能好,無二(er)次(ci)污染。
聚合硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鋁(lv)鐵:以(yi)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)亞鐵為原料在酸(suan)(suan)(suan)性條件(jian)下反應l小時,即得到鹽基(ji)度20%以(yi)上(shang)的(de)復合聚合硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鋁(lv)鐵,它對污水具(ju)有很好的(de)混凝效果。
聚磷氯(lv)化(hua)鋁:聚磷氯(lv)化(hua)鋁比PAC具有更強的吸(xi)附性(xing)能,且混凝反應速度(du)快,生成的礬花大等優點。
聚磷氯化(hua)鐵:在(zai)聚合氯化(hua)鐵中引入適量的P043-能制(zhi)得(de),研究表明P043-在(zai)聚合鐵中的含量有一定的范圍,超(chao)出此(ci)范圍混凝(ning)效(xiao)果反而下降。
聚(ju)硅氯(lv)化(hua)鋁:用聚(ju)硅酸與聚(ju)合(he)氯(lv)化(hua)鋁可制得性能優異(yi)的聚(ju)硅氯(lv)化(hua)鋁。
聚硅酸鐵鋁:其實驗結果體現了電中和、吸附架橋(qiao)、沉(chen)淀(dian)網捕作用的(de)綜合效應(ying)。適應(ying)pH值范(fan)圍(wei)寬、貯(zhu)存期(qi)長(超過1個月)、易操作、用藥量少、沉(chen)降性能好,用藥量范(fan)圍(wei)寬等優(you)點。
無機(ji)化合(he)(he)(he)物還可(ke)與有機(ji)化合(he)(he)(he)物組(zu)合(he)(he)(he)形成復(fu)(fu)合(he)(he)(he)型(xing)的(de)(de)混凝劑,如(ru)聚(ju)合(he)(he)(he)鋁(lv)/聚(ju)丙烯酰胺、聚(ju)合(he)(he)(he)鐵/甲殼(ke)素、聚(ju)合(he)(he)(he)鋁(lv)/陽離子有機(ji)高分子等等,復(fu)(fu)合(he)(he)(he)型(xing)的(de)(de)高效(xiao)混凝劑性能(neng)(neng)、經濟、二次污染等方面的(de)(de)綜合(he)(he)(he)性能(neng)(neng)是最(zui)好的(de)(de),目(mu)前混凝研究領域最(zui)熱的(de)(de)也是復(fu)(fu)合(he)(he)(he)型(xing)高效(xiao)混凝劑。
(四)微生物混凝劑
有(you)機型(xing)(xing)混(hun)凝劑(ji)(ji)盡(jin)管非常有(you)效,但殘(can)留物(wu)有(you)害,如丙烯(xi)酰胺(an)單體是很(hen)強的致癌(ai)物(wu),無(wu)機型(xing)(xing)及復合型(xing)(xing)混(hun)凝劑(ji)(ji)也(ye)存在殘(can)留問題(ti)。微生(sheng)物(wu)混(hun)凝劑(ji)(ji)正是在此形(xing)勢下開發的新一(yi)代(dai)混(hun)凝劑(ji)(ji)。國內自90年代(dai)已(yi)(yi)開始進行(xing)研究,目前已(yi)(yi)經(jing)發現許多微生(sheng)物(wu)如格蘭(lan)氏陽性菌、格蘭(lan)氏陰(yin)性菌和其(qi)它如土壤桿菌屬(shu)、厄氏菌屬(shu)、假單胞菌屬(shu)等(deng)都能產生(sheng)混(hun)凝物(wu)質。其(qi)中(zhong)(zhong)具(ju)有(you)最強混(hun)凝作用的是紅平紅球菌(Rhodococcus erythropolis),這種(zhong)細(xi)菌在旱田土壤中(zhong)(zhong)最常見,在沉降性良(liang)好(hao)的活性污(wu)泥微生(sheng)物(wu)相中(zhong)(zhong)約占2%,用它開發的純微生(sheng)物(wu)混(hun)凝劑(ji)(ji)命名(ming)為NOC-1。

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