浅谈废水处理中高分子絮凝剂的应用

尹奋平 乌兰 吴尚 王霞

（西北民族大学化工学院 甘肃兰州 730030）

浅谈废水处理中高分子絮凝剂的应用

尹奋平 乌兰 吴尚 王霞

（西北民族大学化工学院 甘肃兰州 730030）

废水处理过程中较多地使用了高分子絮凝剂，笔者在文中就四类复合型高分子絮凝剂进行简述，包括无机复合高分子絮凝剂、有机复合高分子絮凝剂、无机-有机复合高分子絮凝剂和复合微生物絮凝剂，并对各自废水处理过程中的应用进展进行阐述，随后比较了这些复合型高分子絮凝剂具有的优缺点。最后对复合型高分子絮凝剂在未来的研发领域进行探讨。

高分子絮凝剂；废水处理；应用

作为历史最悠久的处理水方法，絮凝(混凝)法的成本较低，具有很强的操作性，现在已经被国内外广泛地应用于水处理领域。絮凝法的核心就是絮凝剂，在未来处理水领域也将以絮凝剂为中心展开研究。由于全球的人口在不断增长，工业和农业在持续发展，不可避免地会造成生活污水和工业废水越来越多，种类也更加复杂；人们的生活水平得到发展的同时开始对水环境提出了更高的要求，水处理技术面临更新换代。这种复合型高分子絮凝剂处理水的原理就是通过不同类型絮凝剂混合，产生协同效应，从而实现增强絮凝的效果，更广泛地应用于水处理领域，能够大大节约絮凝剂用量，产生更少的污泥，直接减少水处理成本。

1 复合型絮凝剂的分类

1.1 无机-无机复合型高分子絮凝剂

由于这种无机-无机高分子复合絮凝剂可以在处理水的过程中提供大量的多羟基络合离子，具有较好的絮凝效果。这种高分子絮凝剂可以有效吸附污染物胶体微粒，主要通过黏附、架桥、交联作用，实现胶体的凝聚过程。此外，在处理水的过程中还会出现物理变化，絮凝剂中的电子可以中和胶体微粒及悬浮物表面蓄积的电荷。让胶体离子相互吸引到一起，从而让胶体絮凝沉淀下来。

1.1.1 聚硅铝盐系列絮凝剂

第一代聚硅铝盐系列絮凝剂优化了传统絮凝剂残铝量多的问题，能够在短时间内实现沉降，对处理池的腐蚀性小，实际絮凝效果要比无机絮凝剂明显，目前我国正在进行这方面的研究。有国内学者将聚硅氯化铝应用于废水的处理，证明了聚硅氯化铝具有更好的絮凝效果。

1.1.2 聚硅铁盐系列絮凝剂

这种絮凝剂含有的铁离子能够大大延长聚硅酸的胶凝时间，通过控制制备过程中各组分的适当配比，能够得到同时兼有电中和作用和吸附架桥能力的聚硅酸铁。国内学者杨园晶在实验室成功制备了聚合硅酸铁，在混凝试验中得到了以下结果：经测定，该混凝剂的pH为2～3，含有6%～7%的SiO2，控制实验温度为25℃、硅和铁的物质的量比为1：1，经反复实验得出要想得到最佳的混凝效果应控制熟化时间为35min以上。将聚合硅酸铁和聚合硫酸铁与聚合氯化铝进行比较，前者在最佳投量上要少于后两者，不过能够得到更好的处理效果。要想获得最佳的除浊效果，应控制pH值为5～13，最终得到的水体能够达到饮用水水质标准。

1.1.3 聚硅铝铁系列絮凝剂

通过大量实验操作，可知铝盐絮凝剂具有形成絮体大、脱色作用良好的特点，不过形成的絮体过于松散，作用时间过长；但是含铁盐的絮凝剂形成的絮体更加密实，不过最终出水有较深的颜色。当加入Fe与Al，就可以让絮凝剂具有吸附架桥和电中和作用，同时还能集合铝、铁的优点，增强絮凝的效果。

1.2 无机-有机复合型高分子絮凝剂

无机絮凝剂在上个世纪60年代就开始了大量的研究，由于有机高分子絮凝剂同时得到了长足的发展和应用。在有机高分子絮凝剂中含有-COO-，-NH-，-OH等亲水基团，在结构上是链状和环状的形式。通过利用无机-有机复合制造工艺，能够有效集合有机无机的优势。目前，研制无机-有机复合高分子絮凝剂一般就是对这两种类型的高分子絮凝剂进行复配，包括铝系、铁系、铁铝系、镁系、聚硅酸盐等。

1.3 有机-有机复合型高分子絮凝剂

有关有机-有机复合型高分子絮凝剂的研究尚且处于起步的阶段。除了有机-有机复合型高分子絮凝剂，常见的还有复配型有机-有机高分子絮凝剂。这种复合型高分子絮凝剂是对合成有机高分子复合絮凝剂和天然有机高分子改性絮凝剂的综合应用。目前已经有大量的人工合成有机高分子絮凝剂被应用到了水处理领域。丙烯酸的聚合物在人工合成的有机高分子絮凝剂中能够制备成阳离子型、阴离子型、非离子型或两性高分子絮凝剂，可以处理各种行业的废水。国内学者胡瑞等人在实验室制备了阳离子聚丙烯酰胺类絮凝剂，通过在污水厂进行的废水处理测试，得到了较好的结果，能够去除高达80%的COD，去除95%的色度和浊度。由于其高效、安全的特性。因此得到了水处理领域的广泛应用。

1.4 复合型微生物絮凝剂

复合型微生物絮凝剂指的就是利用廉价底物在多菌株混合环境下通过充分发酵，得到的微生物絮凝剂。这种絮凝剂能够简单进行分离，具有较高的沉降效率，方便降解，并且最终产物对环境无害，在使用过程中不会出现二次污染，具有较好的普适性，是一种绿色高效安全的絮凝剂，在业内被广泛使用，得到了业界的认可，被称为第二代絮凝剂。国内也有部分学者提出了复合菌群的概念，用于产生高效微生物絮凝剂，主要处理的对象是靛蓝印染废水。通过对复合型微生物絮凝剂产生菌群进行研究，得到了其生长曲线变化图，包括了各项参数的变动。通过分析后可知：最终得到的絮凝效果和细胞生长之间存在正相关关系。通过鉴定菌种发现不止一种微生物可以充当絮凝剂，不过在实际使用中还是没有见到案例。

2 复合型高分子絮凝剂的优缺点

由于无机复合型高分子絮凝剂在来源上非常广，制备难度较低，对环境十分友好，成本较低，虽然由以上几点优点，不过因为这种絮凝剂主要由阳离子和阴离子结合制备而成。若降低产品的电荷就会影响絮凝效果，为保证实际效果只能增加用量。使用无机复合型高分子絮凝剂进行处理得到的水体中含有部分Al、Fe，应当考虑它们带来的毒副作用，排放的时候应注意是否会影响居民的生活水源。有机复合型高分子絮凝剂能够用更少的量得到相同的絮凝效果，而且处理的时间也较短，不过通常会带来较大的毒性，成本问题也不得不考虑，使其在废水处理领域并没有大规模推广使用。而无机-有机复合型高分子絮凝剂则有效地结合了这两者的优点，能够大大提高絮凝效果，控制水处理的成本。不过这种复合型絮凝剂也有可能会存在稳定性和毒性方面的问题。正处于研究阶段的复合微生物絮凝剂可以解决毒性的问题，最终降解的产物对环境友好，同时絮凝效果也比较良好，不过以目前所有的技术水平，很难寻找经济的微生物并进行大规模培养和工业化。

3 结语

一直以来，努力开发出更加高效，具有广泛适用范围、环保无毒经济的絮凝剂是水处理领域的一大研究重点。正由于复合型高分子絮凝剂在诸多方面都要优于传统的单一絮凝剂，因此在最近几年，絮凝剂市场逐渐被复合型高分子系列的絮凝剂占领。随着工业的发展，水体中含有的物质也越来越多，群众对环境保护的呼声也越来越高。现在水处理领域正在广泛使用的絮凝剂无法完全满足要求。所以，我们还需要对复合型絮凝剂的理论与应用进行长久的研究。

[1]蒋文天.无机高分子复合絮凝剂聚硅硫酸盐处理印钞废水研究[D].南昌大学,2008.

[2]王艳.聚铁类无机高分子复合絮凝剂的制备及在高浓度淀粉废水处理中的应用[D].西北师范大学,2009.

[3]尹奋平.改性天然高分子絮凝剂的制备及在废水处理中的应用研究[D].西北师范大学,2005.

[4]李佳凤.高效绿色生物絮凝剂的微波合成及其在废水处理中的应用[D].西安工程大学,2011.

[5]郭俊元.微生物絮凝与改性沸石吸附联合处理猪场废水的研究[D].湖南大学,2013.

尹奋平（1975—），男，甘肃陇南，硕士，讲师，研究方向：环境友好高分子材料。

西北民族大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（31920130062）。