1 無(wú)機(jī)絮凝劑 1.1 無(wú)機(jī)絮凝劑的分類(lèi)和性質(zhì) 無(wú)機(jī)絮凝劑按金屬鹽可分為鋁鹽系及鐵鹽系兩大類(lèi)；鋁鹽以硫酸鋁、氯化鋁為主，鐵鹽以硫酸鐵、氯化鐵為主。后來(lái)在傳統(tǒng)的鋁鹽和鐵鹽的基礎(chǔ)上發(fā)展合成出聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵等新型的水處理劑，它的出現(xiàn)不僅降低了處理成本，而且提高了功效。這類(lèi)絮凝劑中存在多羥基絡(luò)離子，以O(shè)H-為架橋形成多核絡(luò)離子，從而變成了巨大的無(wú)機(jī)高分子化合物，相對(duì)分子質(zhì)量高達(dá)1×105。無(wú)機(jī)聚合物絮凝劑之所以比其他無(wú)機(jī)絮凝劑能力高、絮凝效果好，其根本原因就在于它能提供大量的如上所述的絡(luò)合離子，能夠強(qiáng)烈吸附膠體微粒，通過(guò)粘附、架橋和交聯(lián)作用，從而促使膠體凝聚。同時(shí)還發(fā)生物理化學(xué)變化，中和膠體微粒及懸浮物表面的電荷，降低了Zeta電位，使膠體粒子由原來(lái)的相斥變成相吸，破壞了膠團(tuán)的穩(wěn)定性，促使膠體微粒相互碰撞，從而形成絮狀混凝沉淀，而且沉淀的表面積可達(dá)(200-1000)m2/g，極具吸附能力。也就是說(shuō)，聚合物既有吸附脫穩(wěn)作用，又可發(fā)揮黏附、橋聯(lián)以及卷掃絮凝作用。 1.2 改性的單陽(yáng)離子無(wú)機(jī)絮凝劑 除常用的聚鋁、聚鐵外，還有聚活性硅膠及其改性品，如聚硅鋁(鐵)、聚磷鋁(鐵)。改性的目的是引入某些高電荷離子以提高電荷的中和能力，引入羥基、磷酸根等以增加配位絡(luò)合能力，從而改變絮凝效果，其可能的原因是：某些陰離子或陽(yáng)離子可以改變聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)及分布，或者是兩種以上聚合物之間具有協(xié)同增效作用。 近年來(lái)國(guó)內(nèi)相繼研制出復(fù)合型無(wú)機(jī)絮凝劑和復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑。聚硅酸絮凝劑(PSAA)由于制備方法簡(jiǎn)便，原料來(lái)源廣泛，成本低，是一種新型的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，對(duì)油田稠油采出水的處理具有更強(qiáng)的除油能力，故具有極大的開(kāi)發(fā)價(jià)值及廣泛的應(yīng)用前景。聚硅酸硫酸鐵(PFSS)絮凝劑，發(fā)現(xiàn)高度聚合的硅酸與金屬離子一起可產(chǎn)生良好的混凝效果。將金屬離子引到聚硅酸中，得到的混凝劑其平均分子質(zhì)量高達(dá)2×105，有可能在水處理中部分取代有機(jī)合成高分子絮凝劑。聚磷氯化鐵(PPFC)中PO43-高價(jià)陰離子與Fe3+有較強(qiáng)的親和力，對(duì)Fe3+的水解溶液有較大的影響，能夠參與Fe3+的絡(luò)合反應(yīng)并能在鐵原子之間架橋，形成多核絡(luò)合物；對(duì)水中帶負(fù)電的硅藻土膠體的電中和吸附架橋作用增強(qiáng)，同時(shí)由于PO43-的參與使礬花的體積、密度增加，絮凝效果提高。聚磷氯化鋁(PPAC)也是基于磷酸根對(duì)聚合鋁(PAC)的強(qiáng)增聚作用，在聚合鋁中引入適量的磷酸鹽，通過(guò)磷酸根的增聚作用，使得PPAC產(chǎn)生了新一類(lèi)高電荷的帶磷酸根的多核中間絡(luò)合物。聚硅酸鐵(PSF)它不僅能很好地處理低溫低濁水，而且比硫酸鐵的絮凝效果有明顯的優(yōu)越性，如用量少，投料范圍寬，礬花形成時(shí)間短且形態(tài)粗大易于沉降，可縮短水樣在處理系統(tǒng)中的停留時(shí)間等，因而提高了系統(tǒng)的處理能力，對(duì)處理水的pH值基本無(wú)影響。 1.3 改性的多陽(yáng)離子無(wú)機(jī)絮凝劑 聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)在飲用水及污水處理中，有著比明礬更好的效果；在含油廢水及印染廢水中PAFCS比PAC的效果均優(yōu)，且脫色能力也優(yōu)；絮凝物比重大，絮凝速度快，易過(guò)濾，出水率高；其原料均來(lái)源于工業(yè)廢渣，成本較低，適合工業(yè)水處理。鋁鐵共聚復(fù)合絮凝劑也屬這類(lèi)產(chǎn)品，它的生產(chǎn)原料氯化鋁和氯化鐵均是廉價(jià)的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)絮凝劑，來(lái)源廣，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，有利于開(kāi)發(fā)應(yīng)用。鋁鹽和鐵鹽的共聚物不同于兩種鹽的混合物，它是一種更有效地綜合了PAC和FeCl3的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)了去濁效果的絮凝劑。 隨著人們對(duì)水處理認(rèn)識(shí)的不斷提高，殘留鋁對(duì)生物體產(chǎn)生的毒害作用倍受人們的關(guān)注，如何減少二次污染的問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越引起重視。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)方法制得的飲用水中鋁含量比原水一般高1-2倍。飲用水中殘留鋁等含量高，原因可能是絮凝過(guò)程不完善，導(dǎo)致部分鋁以氫氧化鋁的微細(xì)顆粒存在于水中。采用強(qiáng)化絮凝凈化法，改善絮凝反應(yīng)條件，延長(zhǎng)慢速絮凝時(shí)間等可有效地降低鋁等含量。考慮到無(wú)機(jī)絮凝劑具有一定的腐蝕性和毒性對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不利影響，人們研制開(kāi)發(fā)出了有機(jī)高分子絮凝劑。 2 有機(jī)高分子絮凝劑 有機(jī)高分子絮凝劑出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，它們應(yīng)用前途廣闊，發(fā)展非常迅速。已用于給水凈化，水/油體系破乳，含油廢水處理，廢水再資源化及污泥脫水等方面；還可用作油田開(kāi)發(fā)過(guò)程的泥漿處理劑，選擇性堵水劑，注水增稠劑，紡織印染過(guò)程的柔軟劑，靜電防止劑及通用的殺菌、消毒劑等。 2.1 有機(jī)高分子絮凝劑種類(lèi)和性質(zhì) 有機(jī)高分子絮凝劑有天然高分子和合成高分子兩大類(lèi)。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上可以分為以下3種類(lèi)型：(1)聚胺型-低分子量陽(yáng)離子型電解質(zhì)；(2)季銨型-分子量變化范圍大，并具有較高的陽(yáng)離子性；(3)丙烯酰胺的共聚物-分子量較高，可以幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)、幾千萬(wàn)，均以乳狀或粉狀的劑型出售，使用上較不方便，但絮凝性能好。根據(jù)含有不同的官能團(tuán)離解后粒子的帶電情況可以分為陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型3大類(lèi)。有機(jī)高分子絮凝劑大分子中可以帶-COO-、-NH-、-SO3、-OH等親水基團(tuán)，具有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)。因其活性基團(tuán)多，分子量高，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，其它工業(yè)廢水，高懸浮物廢水及固液分離中陽(yáng)離子型絮凝劑有著廣泛的用途。特別是丙烯酰胺系列有機(jī)高分子絮凝劑以其分子量高，絮凝架橋能力強(qiáng)而顯示出在水處理中的優(yōu)越性。 2.2 非離子型有機(jī)高分子絮凝劑 非離子型有機(jī)高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺。它由丙烯酰胺聚合而得。 2.3 陰離子型有機(jī)高分子絮凝劑 (1)陰離子型有機(jī)高分子絮凝劑主要有聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鈣以及聚丙烯酰胺的加堿水解物等聚合物。 (2)丙烯酰胺和苯乙烯磺酸鹽、木質(zhì)磺酸鹽、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物。 2.4 陽(yáng)離子型有機(jī)高分子絮凝劑 2.4.1 季銨化的聚丙烯酰胺 季銨化的聚丙烯酰胺陽(yáng)離子均是將-NH2經(jīng)過(guò)羥甲基化和季銨化而得，可以分為聚丙烯酰胺陽(yáng)離子化和陽(yáng)離子化丙烯酰胺聚合。 (1)由聚丙烯酰胺季銨化 聚丙烯酰胺(PAM)先與甲醛水溶液反應(yīng)，酰胺基部分羥甲基化，其次與仲胺反應(yīng)進(jìn)行烷胺基化，然后與鹽酸或胺基化試劑反應(yīng)使叔胺季銨化。 (2)由季銨化的丙烯酰胺聚合 在堿性條件下，先由丙烯酰胺與甲醛水溶液反應(yīng)，然后與二甲胺反應(yīng)，冷卻后加鹽酸季銨化。產(chǎn)物經(jīng)蒸發(fā)濃縮、過(guò)濾，得季銨化丙烯酰胺單體。 2.4.2 聚丙烯酰胺的陽(yáng)離子衍生物 這類(lèi)產(chǎn)品多是由丙烯酰胺與陽(yáng)離子單體共聚合得到的。 2.5 兩性聚丙烯酰胺聚合物 以部分水解聚丙烯酰胺加入適量甲醛和二甲胺，通過(guò)曼尼茲反應(yīng)合成出具有羧基和胺甲基的兩性型聚丙烯酰胺絮凝劑。 2.6 丙烯酰胺接枝共聚物 因?yàn)榈矸蹆r(jià)廉來(lái)源豐富，其本身也是高分子化合物，它具有親水的剛性鏈，以這種剛性鏈為骨架，接上柔性的聚丙烯酰胺支鏈，這種剛?cè)嵯酀?jì)的網(wǎng)狀大分子除了保持原聚丙烯酰胺的功能之外，還具有某些更為優(yōu)異的性能。 由于大多數(shù)有機(jī)高分子絮凝劑本身或其水解、降解產(chǎn)物有毒，且合成用丙烯酰胺單體有毒，能麻醉人的中樞神經(jīng)，應(yīng)用領(lǐng)域受到一定限制，迫使絮凝劑向廉價(jià)實(shí)用、無(wú)毒高效的方向發(fā)展。

標(biāo)簽：絮凝劑水質(zhì)配方