當(dāng)前絮凝劑的發(fā)展趨勢及應(yīng)用研究的論文
我國城市污水處理廠常用活性污泥法工藝，其中絮凝劑在廢水處理中具有很重要的作用，它可以用來降低原水的濁度、色度等感觀指標(biāo)，去除多種高分子有機物，某些重金屬和放射性物質(zhì)，它可以自成獨立的處理系統(tǒng)，又可以與其它處理單元過程進行組合，作為預(yù)處理、中間處理和最終處理過程，而且還常用于污泥脫水前的濃縮過程，以改善污泥的脫水性能．經(jīng)過絮凝劑無害處理后的水可以回用．當(dāng)前國內(nèi)每年工業(yè)用水、城市給水、污水處理需求絮凝劑百萬噸，因此研究絮凝劑具有很重要的意義．
1單一絮凝劑
1．1無機絮凝劑
無機鹽類絮凝劑主要分為鋁鹽和鐵鹽，它們存在很大的缺點：殘留在水中的鋁離子會導(dǎo)致二次污染；鐵離子本身有顏色，并對設(shè)備有腐蝕作用，提高成本；投加量大，產(chǎn)泥量高，運行費用高．為克服二次污染及腐蝕設(shè)備問題，從20世紀(jì)6o年代開始無機鹽聚合物的研究．使用無機鹽聚合物類絮凝劑效果好，殘留在水中的鋁、鐵離子少，而且易生產(chǎn)、價廉、使用范圍廣，在我國實際用量占絮凝劑總量的80％以上．
1．2高分子絮凝劑
1．2．1有機合成高分子絮凝劑
合成高分子絮凝劑投加量少，一般在2％以下，效果好，形成的絮體大，而且強度大，不易破碎，不增加泥量，降低熱值，無腐蝕性．它分非離子型、陽離子型、陰離子型和兩性四種．常用有機絮凝劑有：聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸鈉、聚氧乙烯、聚乙烯胺、聚乙烯磺酸鹽等，其中聚丙烯酰胺的應(yīng)用最多，占合成高分子絮凝劑的8o％左右．然而這一類絮凝劑由于存在著一定量的殘余單體丙烯酰胺，不可避免的帶來毒性，所以限制了它的應(yīng)用．高分子量(106以上)聚丙烯酸鈉屬陰離子型絮凝劑，有強烈的絮凝作用而且無毒；對懸浮于水中的細(xì)微粒產(chǎn)生非離子性吸附，使粒子之間產(chǎn)生交聯(lián)；對具有金屬氫氧化物這類正電荷的膠體粒子更顯示出其優(yōu)良性能．陸興章等研制出二甲基二丙烯丙基氯化銨均聚物和一系列不同相對分子質(zhì)量、不同陽離子的共聚物，對硅藻土或高嶺土均有優(yōu)良的絮凝效果．高華星等把以聚二甲基二烯丙基氯化銨為主體鍵節(jié)的陽離子高分子絮凝劑用于印刷油墨廢水處理，試驗結(jié)果表明處理后廢水油污去除率高，沉渣少，廢水的回用效果好
1．2．2天然高分子絮凝劑
天然高分子絮凝劑易生物降解，本身或中間降解產(chǎn)物對人體無毒，具有選擇性大、價廉、產(chǎn)泥量少等優(yōu)點．淀粉衍生物作為工業(yè)絮凝劑的研究始于6o年代．乙烯基單體與淀粉的接枝共聚反應(yīng)是淀粉改性制備可生物降解的高分子材料的重要途徑之一，其關(guān)鍵問題在于引發(fā)劑的篩選．曹炳明將木薯粉、催化劑、烯類單體反應(yīng)，再加醛類和醇類反應(yīng)制得一種網(wǎng)狀的高分子物質(zhì)，其分子鏈中所帶的官能團多，吸附活性點多，可用于污水處理廠二級污水處理；若在生化系統(tǒng)中投加該類絮凝劑，可為城市污水處理后的回用提供符合要求的水質(zhì)．另外淀粉磷酸酯和淀粉黃原酸脂也是良好的絮凝劑．殼聚糖、甲殼素類絮凝劑作為水處理劑在工業(yè)上已大量應(yīng)用，美國主要用于給水及飲用水處理；日本主要用于水處理及污水處理，其中用于水處理的殼聚糖每年達500噸之多；目前清華大學(xué)著手殼聚糖作絮凝劑的中試生產(chǎn)研究，獲得了一套適合我國國情的工業(yè)化生產(chǎn)的最佳工藝路線，其主要性能指標(biāo)均達到了或超過國內(nèi)外同類產(chǎn)品的水平．殼聚糖除了對水中的固體懸浮物(ss)有較好的絮凝作用外，還對水中的COD、色度和重金屬離子等有較好的去除效果．由于該類聚合物具有無毒無味、抗菌、可生物降解等優(yōu)點使其被大量應(yīng)用于食品工業(yè)廢水處理中，殼聚糖可使各種食品加工廢水的固形物減少70％～98％．杜予民等總結(jié)了殼聚糖及其衍生物作為吸附劑、絮凝劑在印染廢水中的應(yīng)用，闡明小粒徑、高脫乙酰度及珠狀殼聚糖及其衍生物在低溫、低pH值下對染料的吸附效果較好；脫乙酰度大的水溶性殼聚糖及其衍生物對染料的絮凝效果較好，其絮凝機理主要是電荷中和以及分子架橋作用．
1．3微生物絮凝劑
微生物絮凝劑是一類由微生物或其分泌物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，它是利用微生物技術(shù)，通過細(xì)菌、真菌等微生物發(fā)酵、提取、精制而得的，是具有生物分解性和安全性的高效、無毒、無二次污染的水處理劑．它主要由微生物代謝產(chǎn)生的各種多聚糖類、蛋白質(zhì)，或是蛋白質(zhì)和糖類參與形成的`高分子化合物，能產(chǎn)生微生物絮凝劑的微生物種類很多，它們大量存在于土壤、活性污泥和沉積物中．J．Nak~m,ra等從霉菌、細(xì)菌、放線菌、酵母菌等菌株中篩選出l9種具有絮凝能力的微生物．H．Takagi等n人研究了擬青素微生物生產(chǎn)的絮凝劑PF01，對活性污泥、啤酒酵母等許多物質(zhì)具有良好的絮凝效果．紅平紅球菌生產(chǎn)的絮凝劑NOC-1，是目前發(fā)現(xiàn)絮凝效果最好的微生物絮凝劑．K．toeda和K．UraneL9從土壤中分離出革蘭氏陰性菌——產(chǎn)堿性菌AlcaligenecupidusA1201，它在含有蔗糖的培養(yǎng)基中生長并分泌絮凝物質(zhì)．我國也已涉及這方面的研究，但起步較晚．南開大學(xué)莊源益?zhèn)兒Y選出6株對水中染料有較好的絮凝作用的菌株(NAT一1至NAT一6)，用NAT型生物絮凝劑處理直接黑染料生產(chǎn)廢水，其脫色率可達60％．從微生物組織中提取的7一谷氨酸聚合物具有一定的絮凝作用n，如從bacillussp．PY一90中提取的聚7一谷氨酸，在濃度為20nv,／L時，對高嶺土懸濁液絮凝效果最好，當(dāng)加入c、M、Fd時，可提高其絮凝效果；從B．subtillisIFO3335和B．1icheniformisCCRC12826中提取的聚7一谷氨酸，對不同的無機和有機懸濁液均具有較好的絮凝作用．絮凝劑通過離子鍵、氫鍵的作用與懸浮顆粒結(jié)合，由于絮凝劑的分子量很大，一個絮凝劑分子可同時與幾個懸浮顆粒結(jié)合，在適宜條件下迅速形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而沉積，從而表現(xiàn)出很強的絮凝能力．微生物絮凝性與分子結(jié)構(gòu)、分子量、活性基團等多種內(nèi)部環(huán)境因素有關(guān)，另外，外界環(huán)境因素如pH值、溫度、離子種類、離子強度等對微生物絮凝劑的活性也有影響．微生物絮凝劑廣泛應(yīng)用于畜產(chǎn)廢水處理、染料廢水的脫色、高濃度無機物懸浮液廢水的處理、活性污泥的沉降性能的改善、污泥脫水、浮化液的油水分離等方面．然而目前微生物絮凝劑的研究還處于菌種篩選的實驗室研究階段，所用成本較高，一些工藝條件不太成熟，離工業(yè)化生產(chǎn)還有一定的距離．
2復(fù)合絮凝劑
復(fù)合型絮凝劑是近年才開始研制的新型絮凝劑，能克服使用單一絮凝劑的許多不足，適應(yīng)范圍廣，對低濃度或高濃度水質(zhì)、有色廢水、多種工業(yè)廢水都有良好的凈水效果，脫污泥性好，pH使用范圍大．然而復(fù)合在有機合成制備上手續(xù)復(fù)雜，成本較高，并有可能存在二次污染．目前還未見復(fù)合絮凝劑有工業(yè)化生產(chǎn)和使用的報道．污水或活性污泥中，有機固體顆粒帶負(fù)電荷，無機固體顆粒帶正電荷，混合固體顆粒呈電中性。所以有機污水或污泥加陽離子型絮凝劑，對無機污水或污泥加陰離子型絮凝劑，對混合污水或污泥加非離子型絮凝劑．趙立志等用含單寧45％的落葉松膠與甲醛、二甲胺在弱酸性條件下進行曼尼希反應(yīng)，使單寧胺甲基化，制成的絮凝劑與無機、聚丙烯酰胺聯(lián)用，可提高絮凝效果．帶有PAM的聚合氯化鋁、聚合氯化鐵，為無機有機高分子聚合物，它們具有無機、有機的雙重優(yōu)點，又避免了兩者的不足，還具有某些獨特的優(yōu)點，使凈水效果得到高度發(fā)揮．無機離子使懸浮顆粒發(fā)生絮凝并沉淀，高分子有機陽離子的高度架橋又促進了絮凝吸附速度，故能達到快速凈水的目的．江霜英等以天然高分子物質(zhì)甲殼素制備殼聚糖，并用殼聚糖、聚合鋁和三氯化鐵制成了高效復(fù)合型絮凝劑CAF，其凈水效果優(yōu)于無機絮凝劑聚合鋁和三氯化鐵，成本更低．
3結(jié)束語
絮凝劑在廢水處理中具有舉足輕重的地位，它正向著高效、無毒、價廉、復(fù)合、多功能、適合工業(yè)化生產(chǎn)的方向發(fā)展．大力發(fā)展無機鹽聚合物絮凝劑以替代無機鹽絮凝劑，可以降低二次污染，同時也可以減少對設(shè)備的腐蝕程度．目前我國有機高分子絮凝劑已商品化的僅有PAM、聚丙烯酰胺和羧甲基纖維素等幾個品種，研究高效無毒的有機合成高分子絮凝劑(如烷基烯丙基鹵化銨的均聚和共聚物類等)，優(yōu)化其合成工藝，降低成本．利用天然高分子化合物無毒、無污染、價廉、選擇性大等優(yōu)點，解決其電荷密度小、分子量低、不穩(wěn)定、溶解性不好等問題，發(fā)展性能更優(yōu)的絮凝劑。對微生物絮凝劑，目前的任務(wù)是：尋找價廉的培養(yǎng)基和控制絮凝劑發(fā)揮作用的最佳條件，對絮凝劑合成的條件及影響起絮凝活性的因素進行深入研究，以符合工業(yè)化生產(chǎn)要求．復(fù)合型絮凝劑以其高效價廉的優(yōu)勢必將迅速發(fā)展，簡化有機合成制備過程，降低生產(chǎn)成本，盡可能減少可能存在的二次污染問題．
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