水处理中絮凝剂的研究与应用进展

许 琼，毛晨鹏，周 芯，陈 肸

(青岛理工大学，山东 青岛 266033)

水处理中絮凝剂的研究与应用进展

许 琼，毛晨鹏，周 芯，陈 肸

(青岛理工大学，山东 青岛 266033)

为保证我国水资源可持续利用，解决现阶段我国水环境污染问题，我国科研人员借鉴国内外先进的经验和方法，研发出多种水处理工艺。现阶段，絮凝剂在水处理中的应用比较广泛，在污染水源和废水治理中发挥着重要作用。结合实际情况，就水处理中絮凝剂的研究和应用进展进行了分析，为进一步提高水处理质量和效率提供帮助。

水处理；絮凝剂；应用；发展趋势

为更好解决水污染和水供给问题，针对水处理和净化做了大量研究和分析。通过积极应用物理化学生物等手段，尽量除去水源中的有毒有害物质，实现了水资源高效循环利用，其中絮凝剂是近几年水处理中应用比较广泛的一种物质，过去处理水的絮凝剂主要是有机高分子化合物和无机絮凝剂，但随着近些年化学科学技术不断向前发展，絮凝剂种类由过去传统高分子化学制剂，向着复合形式凝聚转变，生物技术逐渐应用到絮凝剂生产加工中。

1 水处理中絮凝剂应用研究分析

1.1 无机化合物絮凝剂

无机化合物絮凝剂主要包含两个类型，一个是铝盐类絮凝剂，另一个是铁盐类絮凝剂。铝盐化合物类絮凝剂主要包含明矾、氯化铝等，而铁盐化合物类絮凝剂主要包含硫酸铁、氯化铁、氯化钙等。其中铝盐化合物类絮凝剂是一种效果比较明显的处理剂，在很长一段时间内被应用于水处理净化。但随着科学技术不断发展，大量研究文献证明铝盐类化合物进入人体内，会导致人体出现中毒症状，严重的还会导致老年痴呆等疾病发生。铁盐化合物类絮凝剂对人体相对安全，但是很多铁盐类化合物絮凝剂对铁质设备会造成严重腐蚀，并且这类絮凝剂具有明显的颜色变化，在具体应用过程中，具有很大的局限性。此外，在19世纪60年代初期，很多国家就开始制备和应用了无机高分子絮凝剂，这类絮凝剂较传统的金属盐化合物絮凝剂来说，增加了很多羟基络离子，这类絮凝剂在处理污染水过程中，在蓄积和沉淀水中的胶状物同时可以令胶体离子由相持状态变成相吸状态，破坏胶体粒子的结构，最终提高水处理效果。

1.2 有机高分子絮凝剂

有机高分子絮凝剂分为天然类有机高分子絮凝剂和化工合成类有机高分子絮凝剂。前者多数是由自然状态下的蛋白质、淀粉、羧甲基纤维素钠、动物胶、多糖类化合物等自然化合构成，所以其被称为天然高分子絮凝剂。该种絮凝剂进行水处理的代谢产物不会造成二次污染，对水源的处理效果较好。但天然类有机高分子絮凝剂保存难度较大，需要保存在特定温度环境或器材中，稍有操作不当，就会导致材料变性失去作用。相对于化工合成的有机高分子絮凝剂，其用量更大。化工类有机高分子絮凝剂主要通过人工化学方式合成，这类絮凝剂主要有聚丙烯酸胺、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡啶盐等。由于该种絮凝剂，主要通过有机化学方式合成，生成物浓度较高，在对污染水源进行处理过程中用量较少，并且能够在短时间内取得很好的处理效果。化学反应过程中，受外界条件干扰影响较小，但由于化工类合成的有机高分子絮凝剂成本较高，不能普遍应用于各种污染水处理，经常被用作一些特殊用途，如高污染、高浓度、高有机物残留、高色度的污染废水处理。天然有机高分子絮凝剂来源比较广泛，属于可再生资源，具有生物可降解性，价格便宜。

1.3 微生物类絮凝剂

微生物类絮凝剂是由多种微生物共同组成的一种有化学絮凝剂功能的物质，具备很好的水处理效果，因此被称为微生物絮凝剂。微生物类絮凝剂处理污染水的原理是通过多种微生物的新陈代谢实现对污染水中有害物质的消耗和吸收，从而达到净化水源的目的。微生物类絮凝剂主要通过自身新陈代谢作用在水中颗粒物上，然后加速水中颗粒物沉淀，实现对污水的净化。微生物类絮凝剂是一种更加安全可靠高效的自然降解技术，水中微生物在新陈代谢过程中不会产生污染的二次产物。19世纪70年代末期，日本研究人员发现了具有絮凝作用的微生物，并开始了对这种絮凝剂的研究。我国关于微生物的絮凝剂研究较晚，目前还处于初级起步阶段，通过近几年研究，也取得了一定的研究成果。现阶段由于相关技术条件还没有达到相应要求，对微生物的水处理作用机理研究还不是很明确，很多研究学者提出了多种解释，但只能说明一种或多种现象，并不能全面概括微生物类絮凝剂的作用机理。从目前的研究情况来看，能够产生絮凝作用的微生物主要包含以下三种：一是真菌类微生物，包括黄曲霉、酱油曲霉等。二是细菌类微生物，包括克雷伯氏菌、芽孢杆菌、假单胞菌和沙雷氏菌。三是放线菌类微生物。微生物类絮凝剂处理效果更优、更强，并且绿色、无毒、无害，不会对水体造成二次污染，在未来有着广泛的应用前景。

1.4 复合类絮凝剂

复合类絮凝剂是将前面三种絮凝剂综合配比所形成的一种复合型絮凝剂，主要分为以下三种方式：一是将高分子有机絮凝剂和无机盐絮凝剂相结合，这种结合方式是现阶段应用较广泛的一种水处理方式，能够发挥无机盐絮凝剂中的综合反应和有机高分子絮凝剂中的架桥作用，实现对水中污染物更加高效的吸附和沉淀。二是无机盐类絮凝剂和微生物类絮凝剂相结合。将微生物和传统无机盐类絮凝剂进行组合，解决传统无机盐类絮凝剂容易造成二次污染问题，该种组合模式是今后很长一段时间内需要重点研究的课题。三是将多种微生物类絮凝剂组合在一起的复合型微生物类絮凝剂。将多种微生物进行科学配比和组合，能够达到水处理一加一大于二的效果。此外，实现多种微生物复合配比生产复合型微生物絮凝剂能够大大降低生产成本，它可以由多种廉价培养基进行混合菌群培养发酵得到，也可以在自然界中通过微生物代谢经过相应的处理而获得。

2 水处理中絮凝剂发展趋势

化学类絮凝剂，适用范围更加广泛，但由于化合物在进行水处理后，会在水中留下一定的有毒有害物质，如果处理不当会对水体造成二次污染。通常情况下，化学絮凝剂是通过压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥及网布等作用达到净化水源的目的，但这种理论并不能全部解释所有的絮凝现象。微生物类絮凝剂无毒、安全高效，多种微生物在自然界中广泛存在，但现阶段多种菌种的筛选还处于初步实验阶段，目前开发出来的品种和数量较少，还不能大面积推广实行。今后，我们一方面要积极吸取先进国家的研究经验和生产技术，结合我国水污染实际情况，研究出节约、高效、安全、环保的新型絮凝剂。另一方面，积极开展绿色化学技术研究，开发和推广被水源污染较小的新型絮凝剂。进一步加强絮凝剂作用机制研究，为絮凝剂产品推广应用提供理论支持。重点开发和应用综合水处理技术，将化学絮凝剂和微生物类絮凝剂高效结合，最大程度发挥絮凝剂效果。

3 结语

我国是水资源污染相对严重的国家之一，加强对污染水的处理是提高水资源利用效率的重要举措。絮凝剂在处理污染水源方面具有工艺简单、操作方便、效果显著的特点，在工业废水处理中，已经得到了比较广泛的应用。但传统絮凝剂对人体会造成严重危害，同时还会对水源造成二次污染，需要我们积极探索更加廉价、高效、绿色、安全的絮凝剂。

[1] 李潇潇，张跃军，赵晓蕾.PDM复合PFS用于夏季长江水强化混凝脱浊处理[J].水处理技术，2009，(08)：95-98.

[2] 俞鸣飞，朱红玉，陈建孟，等.染料废水脱色混凝剂PSDC-Ⅳ的开发及应用研究[J].水处理技术，2009，(06)：40-42.

[3] 孔爱平，王九思，武鹏华，等.无机与有机复合絮凝剂PAFC-CTS的制备及其在废水处理中的应用[J].水处理技术，2009，(04)：86-88.

[4] 佟志芳，邹燕飞，李英杰.新型聚硅酸硫氯化铝铁絮凝剂的制备及应用[J].水处理技术，2009，(02)：39-42.

Researchandapplicationofflocculantsinwatertreatment

XU Qiong, MAO Chen-peng, ZHOU Xin, CHEN Xi

(Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266033, China)

In order to ensure the sustainable utilization of water resources and to solve water environment pollution at this stage, researchers use the advanced experience and methods at home and abroad for reference to develop various water treatment technologies. At this stage, flocculants are widely used in water treatment and play an important role in wastewater treatment. The research and application progress of flocculants in water treatment were analyzed, which could help to further improve the quality and efficiency of water treatment.

Water treatment; Flocculants; Application; Development trend

X703.5

A

1674-8646(2017)24-0172-02

2017-10-26

许琼(1989-)，女，青岛理工大学在读硕士。