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絮凝剂的机理和特点分析
发布时间:2011/5/28  阅读次数:2615  字体大小: 【】 【】【
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  目前普遍应用的絮凝剂包括无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、微  生物絮凝剂及复合型絮凝剂等几大类,由于其特点、造价、絮凝机理等  方面均有不同,所以它们具有不同的应用环境。
        无机絮凝剂
        无机絮凝剂也称凝聚剂,由于它不但具有良好的凝聚效果和脱色  能力,而且操作简便,所以它被广泛应用于饮用水、工业水的净化处  理、地下水以及废水淤泥的脱水处理中。无机絮凝剂经历了从单一品  种到多品种,从低分子的铝(铁)盐到高分子的聚合铝(铁),从单一的聚  合铝(铁)向多元的聚合铝铁的发展过程。以相对分子量为划分依据,无  机絮凝剂又可分为低分子体系和高分子体系两大类。
        无机低分子絮凝剂
        传统的无机絮凝剂为低分子的铝盐和铁盐,其作用机理主要是双  电层吸附。铝盐中主要有硫酸铝、明矾、铝酸钠;铁盐主要有三氯化铁、  硫酸亚铁和硫酸铁等。其中硫酸铝絮凝效果较好,使用方便,但当水温  低时,硫酸铝水解困难,形成的絮凝体较松散,效果不及铁盐。三氯化铁  是另一种常用的无机低分子絮凝剂,具有易溶于水、形成大而中的絮体、沉降性能好、对温度、水质和pH的适应范围广等优点,但其腐蚀性较强,且有刺激性气味,操作条件差。因此,尽管无机低分子絮凝剂经  济、用法简单,但由于其在水处理过程中存在的用量大、残渣多、有异味等诸多问题,已逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。
        无机高分子絮凝剂
        近年来高分子絮凝剂的发展趋势主要是向聚合铝、聚合铁、聚合  硅及各种复合型絮凝剂方向发展,并已逐步形成系列,其中阳离子型  的有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合磷酸铝(PAP)、聚合硫酸  铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合磷酸铁(PFP)等;阴离子型的有活化硅  酸(AS)、聚合硅酸(PS);无机复合型的有聚合氯化铝铁(PAFC)、聚硅酸  硫酸铁(PFSS)、聚硅酸硫酸铝(PFSC)、聚合氯硫酸铁(PFCS)、聚合硅酸  铝(PASI)、聚合硅酸铁(PFSI)、聚合磷酸铝铁(PAFP)、硅钙复合型聚合氯  化铁(SC-PAFC)等。无机高分子絮凝剂由于絮凝效果好、价格相对较  低,现已逐步成为主流絮凝药剂。目前,日本、俄罗斯、西欧生产已达到  工业化和规模化,流程控制自动化,产品质量稳定。
        有机高分子絮凝剂
        有机高分子絮凝剂是20世纪60年代开始使用的第二代絮凝剂。  与无机高分子絮凝剂相比,有机高分子絮凝剂具有用量少,絮凝速度快,受共存盐类、污水pH值及温度影响小,生成污泥量少,节约用水,并  且容易处理等优点,因而有着广阔的应用前景。有机高分子絮凝剂主  要是通过吸附作用将水体中的胶粒吸附到絮凝剂分子链上,形成絮凝  体。它的絮凝效果受其分子量大小、电荷密度、投加量、混合时间和絮  凝体稳定性等因素的影响。目前有机高分子絮凝剂主要分为合成有机  高分子絮凝剂和天然改性高分子絮凝剂两大类。
        合成有机高分子絮凝剂
        合成有机高分子絮凝剂以聚乙烯、聚丙烯类聚合物及其共聚物为  主,尤其聚丙烯酰胺(PAM)的应用最多,占有机高分子絮凝剂的80%左  右。聚丙烯酰胺有非离子型、阳离子型和阴离子型三种,它们的分子量  均在50~600万之间,其中最多为季胺盐类,但这类絮凝剂存在着一定  量的残余单体丙烯酰胺,不可避免地带来了毒性,因而使其应用受到了  限制。
        天然改性高分子絮凝剂
        天然高分子物质具有分子量分布广、活性基团点多、结构多样化  等特点,易于制成性能优良的絮凝剂,但由于其电荷量密度较小,分子  量较低,且易发生生物降解而失去其絮凝活性,所以天然高分子絮凝  剂的使用远小于合成的有机高分子絮凝剂。针对天然高分子絮凝剂的  不足对其进行经改性后,可使它具有选择性大、无毒、价廉等显著特  点。改性后的天然高分子絮凝剂按原料来源的不同,可分为淀粉衍生  物、纤维素衍生物、植物胶改性产物、多糖类及蛋白质改性产物等几大  类。在众多天然改性高分子絮凝剂中,淀粉来源广,价格低廉,产物完全  可被生物降解,可在自然界中形成良性循环;另外,来源于甲壳类动  物、昆虫的外骨骼的主要成分的天然有机高分子化合物甲壳素也被用  于絮凝剂的开发,对其进行分子改造,脱除其乙酰基,得到壳聚糖,就形  成了一种很好的阳离子絮凝剂。由于这类物质分子中均含有酰胺基及  氨基、羟基,因此具有絮凝、吸附等功能,不仅对重金属有鳌合吸附作用[2],  还可有效地吸附水中带负电荷的微细颗粒。
        微生物絮凝剂
        微生物絮凝剂是通过发酵、提取、纯化而获得的一种安全、高效、  无毒、无二次污染、能自行降解、使用范围广的新一代絮凝剂[3]。微生物  絮凝剂主要有微生物细胞和微生物细胞分泌产物两种。微生物产生的  絮凝剂物质为多糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子化合  物,分子量多在105Da以上。微生物絮凝剂功能的发挥与其结构密切  相关,如线性结构利于吸咐胶体颗粒形成大的絮块,而交联和支链结  构会因空间位阻使吸咐效率降低。同时,分子量越大则分子链就越长,  所带电荷和活性吸附部位就越多,架桥效应、电中和效应和卷扫效应  就越显著,絮凝越彻底;但分子量过大,分子链必然会因过长而折叠,反  而会影响胶粒的靠近,削弱絮凝效果[4]。影响微生物絮凝剂絮凝能力的  因素很多,主要包括温度、pH值、金属离子、絮凝剂浓度等。
        由于微生物絮凝剂可以克服无机和有机高分子絮凝剂使用成本  高,絮凝效果低,存在二次污染且对人体有害等缺陷,因此,作为一种新  型水处理剂,微生物絮凝剂的研究正成为当今世界天然可降解生物絮  凝制品研究的热门领域。
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