絮凝剂 有机高分子絮凝剂的研究进展
有机高分子絮凝剂的研究进展
有机高分子絮凝剂的研究进展
马永生乔万昌
(黑龙江省造纸公司,黑龙江哈尔滨150001) [摘要]综述了有机高分子絮凝剂的种类、絮凝化学、影响其作用效果的因素,并分析、展望了有机高分子絮凝剂的发展趋势。
[关键词]有机高分子絮凝剂;絮凝化学;影响因素
絮凝剂效果的优劣直接决定着许多造纸单元过程的运行工况、生产成本、产品质量和出水的水质, 絮凝剂的选择直接影响絮凝效果。造纸工作者越来越认识到深入开展絮凝基础理论研究、开发新型高效絮凝剂、优化絮凝过程控制的重要性。
1有机高分子絮凝剂的种类
1.1人工合成类有机高分子絮凝剂
人工合成类有机高分子絮凝剂是利用高分子有机物分子量大、分子链官能团多的结构特点经化学合成的一类有机絮凝剂,具有产品性能稳定、容易根据需要控制合成产物分子量等特点。根据有机絮凝剂所带基团能否离解及离解后所带离子的电性,可将其分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型人工合成类有机高分子絮凝剂。
1.1.1阴离子型人工合成类有机高分子絮凝剂阴离子型有机高分子絮凝剂研制开发较早,技术比较成熟,但由于受应用范围的限制,有关阴离子型有机高分
子絮凝剂新产品的研究报道较少。常见的有聚丙烯酸钠、丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚物、聚苯乙烯磺酸钠等。
1.1.2阳离子型人工合成类有机高分子絮凝剂
一般通过阳离子基团与有机物接枝获得,常用的阳离子基团有季铵盐基、喹啉鎓离子基、吡啶鎓离子基。产品有阳离子聚丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)的均聚物以及与丙烯酰胺(AM)的共聚物、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)与DADMAC的共聚物,VTMS与DADMAC和AM的三元共聚物、聚亚胺等。阳离子絮凝剂不仅可以通过电荷中和、架桥机理使微粒脱稳、絮凝,而且还可以与带负电荷的溶解物进行反应,生成不溶物,从而有利于沉降和过滤脱
水,pH值使用范围宽,用量少,毒性也小。近年来,我国对此类絮凝剂的研究主要集中在聚丙烯酰胺接枝共聚物、烷基烯丙基卤化铵、环氧氯丙烷与胺的反应产物三大类上,已经取得了显著进展。
1.1.3非离子型人工合成类有机高分子絮凝剂
这类絮凝剂不具电荷,在水溶液中借质子化作用产生暂时性电荷,其凝集作用是以弱氢键结合,形成的絮体小且易遭受破坏。产品有非离子型聚丙烯酸胺和聚氧化乙烯(PEO)等。其中,PEO是由环氧乙烷在催化剂存在下经开环聚合而成,高聚合度的PEO对水中悬浮的细小粒子具有絮凝作用,其相对分子质量越高絮凝效果越好。该化合物在用量大时表现出分散性,只有用量小时才表现出絮凝性。
1.1.4两性型人工合成类有机高分子絮凝剂
两性型有机絮凝剂兼有阴、阳离子基团的特点, 在不同介质条件下,其离子类型可能不同,适于处理带不同电荷的体系。同时,其适应范围广,酸性、碱性介质中均可使用,抗盐性也较好。两性高分子絮凝剂的品种很多,其阴离子基团一般为羧
基、硫酸基、磷酸基,阳离子基团一般为季铵盐基、喹啉鎓离子基、吡啶鎓离子基。其中聚丙烯酰胺类两性高分子絮凝剂是最重要的产品。
1.2天然改性类高分子有机絮凝剂
天然改性类高分子有机絮凝剂是一类生态安全型絮凝剂,具有基本无毒,易生化降解,不造成二次污染的特点,且分子结构多样,分子内活性基团多, 可选择性大,易于根据需要采用不同的制备方法进行改性。目前,天然改性类高分子有机絮凝剂包括淀粉衍生物、木素衍生物和甲壳素衍生物等化学天然改性类高分子絮凝剂。
1.2.1淀粉及其衍生物
由于淀粉是含有多羟基的天然高分子化合物, 其化学性质活泼,通过羟基的
醚化、交联、接枝共聚等化学改性,其活性基团大大增加,聚合物呈枝化结构,分散了絮凝基团,对悬浮体系中颗粒物有更强的捕捉与絮凝作用。由于造纸配料中大部分微细颗粒和胶体都带有负电荷,对淀粉进行阳离子改性是一个重要的研究方向。阳离子淀粉主要有叔胺型、交联、季铵型等。近年来,淀粉(纤维素)-聚丙烯酸胺接枝共聚物研究取得了一定进展,其半刚性主链(淀粉、纤维素)和柔性主链上的聚丙烯酰胺支链以化学链紧密结合形成体积庞大的网状分子,絮凝能力强, 为
淀粉改性产物提供了广阔的应用领域。
1.2.2木素衍生物
木素分子结构复杂,含有醚键、双键、酚羟基、羰基和苯环等,可通过烷基化、羟甲基化、酯化、酸化等反应进行改性。
1.2.3甲壳素及其衍生物
在自然界中,甲壳素的含量仅次于纤维素,是第二大天然有机高分子化合物,
它是甲壳类动物和昆虫外骨骼的主要成分。脱除甲壳素分子中的乙酰基,得到壳聚糖———一种性能优良的阳离子絮凝剂。因为此类物质的分子中含有酰胺基、氨基、羟基,所以具有絮凝和吸附功能。在酸性介质中它可以有效地吸附水中带负电荷的微粒。
2有机高分子化合物的絮凝化学
高分子的絮凝作用与电解质的聚沉作用完全不同,由电解质所引起的聚沉过程比较缓慢,所得到的沉淀颗粒紧密、体积小,这是由于电解质压缩了溶胶粒子的扩散双电层所引起的。按现代观点看,高分子的絮凝作用是由于吸附了溶胶粒子以后,高分子化合物本身的链段旋转和运动,将固体粒子聚集在一起而产生沉淀。DLVO理论对电解质的聚沉作用的描述比较完善。但是目前对高分子的絮凝作用的机理只能作定性说明。絮凝作用比聚沉作用有更大的实用价值。高分子化合物作为絮凝剂时,胶体颗粒和悬浮颗粒与高分子化合物的极性基团或带电基团作用,颗粒与高分子化合物结合,形成体积庞大的絮状沉淀物。因为高分子化合物的极性或带电基团很多,能够在短时间内同许多个颗粒结合,使体积增大的速度快,因
此形成絮凝体的速度快,絮凝作用明显。目前得到广泛认同的絮凝作用机理包括电中和/吸附作用产生絮凝和吸附桥架作用产生絮凝两种。
在应用较高分子量的聚合物时,会发现絮凝有另外两个明显特征,一个是絮凝速度增加,另一个絮凝范围变宽,即絮凝可以在较宽广的聚合物浓度变化范围内发生。这两个特征与离子强度有关,当盐的浓度增大时,最佳絮凝速度减小,但絮凝发生
的范围变宽。由于种种原因,架桥作用机理很难解释这些发现,而要应用所谓“局部静电区”模型。该模型认为,不可能使粒子表面上每一个带电吸附位均被中和,即使吸附了足够的聚合物使表面净电荷为零仍会有正电区或负电区存在。当粒子
相撞时,正电区和负电区可能相互接触,而产生静电吸引,而在高离子强度下,上述作用的范围变小,絮凝速度提高较少,这样就可以解释絮凝范围变宽的效应。
阳离子型聚合物对负电粒子的絮凝有时可以看做是“架桥”与“电中和”同时发挥了作用。带负电的悬浮粒子可因静电作用而吸附高聚物并通过表面电荷中和而使双电层受到压缩,从而使粒子间距离缩短,因而阳离子型聚合物即使分子量比较低,也可在粒子间架桥。
3影响有机高分子絮凝剂作用效果的因素
絮凝作用是复杂的物理和化学过程,絮凝处理效果是多种因素综合作用的结果。各影响因素也是复杂的和多方面的,处理过程中的每一个环节都很重要,忽视任何一方面都有可能导致絮凝处理的失败。因此,有必要讨论影响絮凝过程的主要因素。
3.1高分子化合物的基团性质
高分子化合物的基团性质与絮凝有关,有良好絮凝作用的高分子化合物至少应具备有能吸附于固体表面的基团,同时这种基团还能溶解于水中,所以基团的性质对絮凝效果有十分重要的影响。常见的基团有:- COONa、- CONH2、- OH、- SO3Na 等。这些极性基团的特点是亲水性很强,在固体表面上能吸附。产生吸附的原因,最初认为是高分子电解质的大离子与胶体所带电荷相反的关系。但后来发现并不限于具有与胶体粒子电荷相反的高分子电解质,一些非离子型的高聚物,例如聚乙烯醇、聚氧乙烯等。甚至一些带负电荷的大分子,例如阿拉伯胶、淀粉等,对于带负电荷的溶胶,也有絮凝作用。因此,静电吸引决非是吸附的唯一因素。现在公认产生吸附的力,应当包括氢键和范德华引力,其实并非所有固体表面上都能吸附这些基团,吸附力的大小常取决于溶液和固体表面性质。所以在絮凝过程
中,常通过调节pH值,外加高价离子、有机大离子以及表面活性剂等。使高分子化合物在某些固体表面上有选择性吸附,而在另外的一些固体表面上不吸附。这样可以在混合的悬浮体内产生选择性絮凝。
3.2相对分子质量
聚合物必须具有一定的相对分子质量才有足够的链长度起架桥凝聚作用,相对分子质量越大,分子在溶液中的伸展度越大,架桥能力越强,絮凝速度越大。高分子化合物的相对分子质量与其最佳絮凝浓度呈直线关系,一般说来具有絮凝能力的高分子的相对分子质量至少在106左右,但是分子质量不能无限大,过高的分子量不仅溶解困难,大分子运动弛缓,而且吸附的固体粒子空间距离太远,不易聚集, 达不到絮凝效果。所以常根据实际需要,选用相对分子质量适当的絮凝剂。离子型絮凝剂与非离子型絮凝剂所需的最佳分子量不同,离子型高分子同胶粒产生静电作用,有利于克服位垒,因此所需的分子量较低。
3.3支化结构
众所周知,在合成阳离子絮凝剂的乙烯基聚合反应中,因聚合条件不同,有可能生成支链聚合物。具有支化结构的高分子絮凝剂与同分子量的直链型絮凝剂相比,其分子链在溶液中的伸展度较小,因此可以预计其絮凝性能也会降低。对聚丙烯酰胺的研究证实了这一点,支链型PAM絮凝剂的絮凝效果比直链型要差。
但是,有研究者用铈盐或Fe2+-H2O2体系作催化剂,把2-羟基-3-甲基丙烯酰氧丙基三甲铵氯化物或甲基丙烯酸二甲铵乙酯之类阳离子型单体在淀粉上接枝,这种接枝共聚物的分子量、分子伸展度都比接枝前要大,因而提高了絮凝性能。研究表明,接枝度增加,絮凝性能改善。进一步的实验证明,接枝分子链数对絮凝效果影响不大,絮凝性能是随着接枝分子链长即分子量的增加而提高的。
此外,分子结构对高分子絮凝剂絮凝性能的影响还有分子量分布,离子型基团分布(嵌段共聚物与无规共聚物的差别)等等,但这类研究还鲜见报导。
3.4pH值
pH值对絮凝作用的影响是非常大的。pH值对胶体颗粒表面的电荷(Zeta电位)、絮凝剂的性质和作用以及絮凝作用本身都有很大的影响。pH值对溶胶的影响,主要表现在胶体颗粒的电荷和电泳速度随pH值的变化而变化。pH值降低时,阳性溶液由于吸附了大量的H+,而使颗粒的电荷增大,电泳速度加快;pH值升高则得到与之相反的结果。对于阴性溶液,pH值上升,颗粒群吸附OH-增多电荷增加,电泳速度加快,pH值下降则相反。pH 值对上述颗粒电荷的影响,最终归结为对絮体成长和沉降量的影响。
一般情况下,阳离子型絮凝剂适合于在酸性和中性的pH值环境中使用。阴离子型絮凝剂适合于在中性和碱性的环境中使用。非离子型的絮凝剂则适合于从强酸性到碱性的环境中使用。另外,体系的pH值也直接影响到絮凝剂的用量。选择适当的pH值时,可以节省大量的絮凝剂,降低成本,并且能够使絮凝作用进行得完全,絮凝效果良好。可见研究絮凝作用,必须研究pH值对絮凝作用的影响。
3.5无机电解质
电解质的参与对有机高分子架桥作用的影响也是一个值得关注的问题。高分子要将带电颗粒物连接起来,它必须能够跨越两个颗粒之间相互接近时可以达到的最小距离,所以,只有当有机高分子的链能够充分伸展并跨越此距离时,才能实现两个颗粒之间的架桥。当有电解质加入后,颗粒表面的扩散层被压缩,颗粒间可以相互接近到更小的距离,对架桥絮凝就非常有利了。这是对电解质的电荷与颗粒物的表面电荷不同的情况,若相同的话,情形就较复杂了。
3.6有机絮凝剂用量
高分子絮凝剂的用量并非越多越好。适当加入量的高分子絮凝剂起架桥作用,当其含量超过一定值时,许多高分子同时吸附在一个胶粒上,高分子失去架桥
作用,反而把微粒保护起来,起稳定作用。最佳絮凝剂用量,与高分子絮凝剂的性质和分子量、悬浮液的pH值、固相粒度等许多因素有关,因此在实际使用过程中最佳絮凝剂用量通常由实验确定。
3.7搅拌作用
为了使絮凝剂分布均匀,有利于絮凝剂分子与悬浮颗粒的作用,通常需进行搅拌。搅拌速度会影响絮凝效果。搅拌不充分,不利于絮凝剂分子与颗粒充分接触、有效捕集,对絮凝不利。搅拌速度过快、时间过长,会将形成的絮体打碎。
4有机高分子絮凝剂发展趋势
有机高分子絮凝剂的发展,从其分子结构及分子量的微观角度来看,也有一定的发展趋势。
4.1超高分子量絮凝剂
平均分子量大于106的水溶性高分子被人们普遍看作是高分子絮凝剂,最近几年更高分子量的高分子絮凝剂生产成为一种趋势,即“超高分子量絮凝剂”。与较低分子量的絮凝剂相比,超高分子量絮凝剂具有更结实的絮体。在特定的水处理应用中,对于给定的絮凝剂,如果高度的混和能起主导作用时, 絮体的强度是非常重要的。高分子量絮凝剂的更大优势是它们的有效投加量,与短链的低分子量絮凝剂相比,长链的高分子絮凝剂的性质增加了分子间相互有效结合的可能性,有效投加量特性作为一种减少化学预处理费用的方法是可取的。国外的报道中,超高分子量絮凝剂的性能优点已在排放污泥的预处理、赤泥絮凝及造纸工业的污
水排放处理中充分显示出来,因为超高分子量絮凝剂的使用产生了更结实、对剪切力更稳定的絮体,也提高了在经济投加量下的沉降速度,使得固液分离更易操作。
4.2交联絮凝剂
对于有机高分子的水溶性要求来说,人们普遍接受的絮凝理论认为分子尽可能是线性的。然而, 为了增强固液分离,适当控制高分子的交联或分叉水平能够得到意想不到的结果。交联絮凝剂的作用机理并没有很好的文献记录,很可能是交联高分子依附于一个固体表面之上,借助它的结构优点,一定的电荷比例使之能够与邻近的微粒相互作用,也就是说,交联高分子并不能完全吸收一个微粒的电荷。国外的研究人员已经发现在片刻的联结断裂后,电荷仍然是有效的。这样一来,絮凝和再絮凝机理就可以解释由交联絮凝剂产生的独特的水处理特性。
4.3胶丸状絮凝剂
胶丸状絮凝剂是一个较新的概念,国外将它称为一种反离子体系。在这种体系中,一半的电荷被压缩并悬挂在具有反电荷的生成物上。胶丸状絮凝剂在煤炭污泥的絮凝中已显示出良好的性能优点即滤饼含水量大大降低。
4.4低分子量絮凝剂的特殊用途
增加分子量已经促使超高分子量絮凝剂取得一定的经济优势,这尤其对于合成有机高分子絮凝剂和天然有机高分子改性絮凝剂是一大趋势。但与增加分子量这种趋势相反,低分子量絮凝剂在一些特殊场合的应用也赢得了信任,此时低分子量的絮凝剂就比高分子量的絮凝剂产生的滤饼更紧密。
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有机高分子絮凝剂的简介以及在水处理中 的应用 关键词：有机高分子絮凝剂污水处理PAM 应用展望 摘要：絮凝剂按照其化学成分可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。其中 有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。絮凝剂是一种带有正性集团中和水中的带电集团。以降低其电势，使其处于不稳定的状态，然后利用一些聚合的性质利用各种理化方法从中分离出来。而为了达到这种效果使用的药剂一般称为絮凝剂。絮凝剂主要用于污水处理。 我国的无机絮凝剂品种开发较齐全，应用也很广泛，石化企业的炼厂污水处理中，目前普遍采用的絮凝剂为聚合氯化铝等无机絮凝剂。而在有机高分子絮凝剂的品种开发上不如国外齐全，国外研究了各种用途的系列高分子絮凝剂，而国内我们在实际应用中可供筛选的有机絮凝剂不多。有机高分子絮凝剂同无机高分子絮凝剂相比,具有用量少、絮凝速度快、受共存盐类pH值及温度影响小、生成污泥量少、并且容易处理等优点,因而有着广阔的应用前景。今后有待于加强开发、应用。 无机高分子絮凝剂。 近年来,研制和应用聚合铝、铁、硅及各种复合型絮凝剂成为热点。无机高分子絮凝剂的品种在我国已逐步形成系列: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(PPS)、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(PASS)、聚合硅酸氯化铁(PFSC)、聚合氯硫酸铁(PFCS)、聚合硅酸铝(PASL)、聚合硅酸铁(PFSB、聚合磷酸铝铁(PAFP)、硅钙复合型聚合氯化铁(SCPAFC)等。⑽ 有机高分子絮凝剂用于污水处理始于50年代末。有机高分子絮凝剂比无机絮凝剂有用量小、絮凝能力强、反应速度快、受外界环境影响小、产生废渣少易处理等优点在发达国家已得到迅速发展，近年来，有机高分子絮凝剂新产品不断问世，产品类型、规格更加齐全;功能也逐步多样化。 有机高分子絮凝剂有天然高分子和合成高分子两大类。从化学结构上可以分为以下3种类型：聚胺型-低分子量阳离子型电解质；季铵型-分子量变化范围大，并具有较高的阳离子性；丙烯酰胺的共聚物-分子量较高，根据含有不同的官能团离解后粒子的带电情况可以分为阳离子型、阴离子型、非离子型3大类。有机高分子絮凝剂大分子中可以带-COO-、-NH-、-SO3、-OH等亲水基团，具有链状、环状等多种结构。⑴ 加入絮凝剂就是使水与杂质快速、比较彻底的分离开来。 天然有机高分子絮凝剂 在近代水处理中，天然高分子絮凝剂由于电荷密度较小，分子量较低，但容易发生生物降解而失去其絮凝活性，所以很少直接应用。所以要对其进行改性七十年代以来，美、英、法、日和印度等国结合本国的天然高分子资源，重视化学改性有机高分子絮凝剂的研究。目前国外大的商品高分子絮凝剂公司近130家.约生产400种不同牌号的商品絮凝剂，其中20%为
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功能高分子材料研究进展 摘要 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 关键词:高分子材料；功能高分子；功能材料； Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords：high polymer materials; functional polymer; functional Materials;
无机絮凝剂
分类和性质 无机絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等，其中硫酸铝最 早是由美国开发的，并一直沿用至今的一种重要的无机絮凝剂。常用的铝 盐有硫酸铝AL2(SO4)3.18H2O和明矾AL2(SO4)3.K2SO4.24H2O，另一类是铁盐有三氯化铁水合物FeCL3.6H2O.硫酸亚铁水合物FeSO4.17H2O和硫酸铁。 无机絮凝剂的优点是比较经济、用法简单;但用量大、絮凝效果低，而且存在成本高、腐蚀性强的缺点。无机高分子絮凝剂无机高分子絮凝剂是 20世纪60年代后期才发展起来的一类新型废水处理剂。与传统絮凝剂相比，它能成倍的提高效能，且价格较低，因而有逐步成为主流药剂的趋势。目 前日本、俄罗斯、西欧及我国生产此类絮凝剂已达到工业化、规模化和流 程自动化的程度，加上产品质量稳定，无机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝 剂总产量30%～60%。 简单的无机聚合物絮凝剂，这类无机聚合物絮凝剂主要是铝盐和铁盐 的聚合物。如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)以及聚合硫酸铁(PFS)等。无机聚合物絮凝剂之所以比其它无机絮凝剂效果好，其根本原因在于它能提供大量的络合离子，且能够强烈吸附胶体微粒，通 过吸附、桥架、交联作用，从而使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化， 中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了δ电位，使胶体微粒由原来的相斥变为相吸，破坏了胶团稳定性，使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状 混凝沉淀，沉淀的表面积可达(200～1000)m2/g，极具吸附能力。 改性的单阳离子无机絮凝剂 除常用的聚铝、聚铁外，还有聚活性硅胶及其改性品，如聚硅铝(铁)、聚磷铝(铁)。改性的目的是引入某些高电荷离子以提高电荷的中和能力， 引入羟基、磷酸根等以增加配位络合能力，从而改变絮凝效果，其可能的 原因是：某些阴离子或阳离子可以改变聚合物的形态结构及分布，或者是 两种以上聚合物之间具有协同增效作用。 近年来国内相继研制出复合型无机絮凝剂和复合型无机高分子絮凝剂。聚硅酸絮凝剂(PSAA)由于制备方法简便，原料来源广泛，成本低，是一种 新型的无机高分子絮凝剂，对油田稠油采出水的处理具有更强的除油能力，故具有极大的开发价值及广泛的应用前景。聚硅酸硫酸铁(PFSS)絮凝剂， 发现高度聚合的硅酸与金属离子一起可产生良好的混凝效果。将金属离子 引到聚硅酸中，得到的混凝剂其平均分子质量高达2×105，有可能在水处 理中部分取代有机合成高分子絮凝剂。聚磷氯化铁(PPFC)中PO43-高价阴离子与Fe3+有较强的亲和力，对Fe3+的水解溶液有较大的影响，能够参与Fe3+的络合反应并能在铁原子之间架桥，形成多核络合物；对水中带负电的硅 藻土胶体的电中和吸附架桥作用增强，同时由于PO43-的参与使矾花的体积、密度增加，絮凝效果提高。聚磷氯化铝(PPAC)也是基于磷酸根对聚合铝(PAC)
天然高分子絮凝剂在工业废水处理中的应用
天然高分子絮凝剂在工业废水处理中的应用 发表时间：2017-07-13T16:57:26.687Z 来源：《基层建设》2017年第7期作者：宋洪利 [导读] 摘要：絮凝法是目前给水和废水处理中应用最普遍的方法之一，而新型、高效、无毒的絮凝剂的研制 杭州司迈特水处理工程有限公司浙江杭州 310018 摘要：絮凝法是目前给水和废水处理中应用最普遍的方法之一，而新型、高效、无毒的絮凝剂的研制，则是絮凝法中的核心问题，也是目前国内外广泛关注的热点。无机絮凝剂投加量大，产污泥量大；有机合成高分子絮凝剂价格高，生物难降解，残留的单体有毒，所以在实际应用中受到了限制。由于天然高分子具有分子量分布广、活性基团多、结构多样化等特点，而且来源广泛、价廉、无毒、可生物降解。因此，近年来被国内外广泛用来研制新型絮凝剂。 关键词：天然高分子絮凝剂废水处理 一、使用甲壳素作为原材料的絮凝剂 1.1壳聚糖类对废水处理的效果 壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物，故亦称脱乙酰甲壳素，它是一种很好的阳离子絮凝剂，主要用于工业废水的处理。利用壳聚糖的吸附性处理食品加工废水，研究结果表明，壳聚糖对各种食品加工废水处理均特别有效且投加量较少。此外，壳聚糖为絮凝剂回收工业废水中的蛋白质、染料以及重金属离子也取得了较好的效果。还利用壳聚糖螯合絮凝除铜，在Cu2+的浓度为20-60mg/l时，除铜率高达百分之九十九点五。 1.2羧甲基壳聚糖类的优点 羧甲基壳聚糖由壳聚糖经醚化反应制得。壳聚糖经羧甲基化后，在水中具有极好的水溶性，羧甲基壳聚糖是新型的高分子絮凝剂；采用研制的羧甲基壳聚糖絮凝剂处理工业废水，结果显示，羧甲基壳聚糖絮凝剂在废水的脱色和COD的去除方面都优于常用的其他高分子絮凝剂。 1.3甲壳多聚糖类 甲壳多聚糖废水净化剂系采用高分子化合物为载体而研制的新型、多功能废水净化剂，为非溶性颗粒状物质，主要原料是甲壳素、纤维素、活性炭、矿化石等。采用甲壳多聚糖废水净化剂处理肌醇废水，处理后废水COD去除率达99%以上，脱色率达94%以上。甲壳多聚糖废水净化剂还具有再生容易的特点，用少量水洗涤后，在空气中氧化6-81即可恢复吸附功能，可重复再生12次。 二、以木质素为原料的絮凝剂 2.1木质素季铵型阳离子絮凝剂 自70年代以来，国外已研究了以木质素为原料合成季铵型阳离子表面活性剂，用其处理废水获得了良好的絮凝效果。利用造纸蒸煮废液中木质素合成了阳离子表面活性剂，并作为水处理剂处理阳离子染料、直接染料、酸性染料；结果表明，木质素阳离子表面活性剂具有良好的絮凝性能，脱色率均超过90%。以造纸黑液中提取的木质素为原料，合成了新型脱色絮凝剂木素季铵盐，通过正交实验，研究了对合成的影响因素，优化出絮凝剂合成工艺条件，并用于处理高浓度、高色度染料中间体J酸废水，取得了较好的脱色效果，最佳投加量为每升20毫克。 2.2木质素接枝共聚物絮凝剂 木质素在温和条件下能与丙烯酰胺发生接枝共聚反应，在一定程度上会影响接枝产物的混凝性能。据报道，木质素接枝共聚物絮凝剂不论在最小投量、残留浊度和平均粒径变化方面，还是对PH值波动的适应能力等方面都优于其它改性木质素。 2.3木质素絮凝剂 木质素不仅经过改性制备各种絮凝剂，而且本身也可以作为絮凝剂使用。从草浆黑液中提取木质素，研究了木质素絮凝剂的性质，并将木质素絮凝剂与聚合氯化铝、聚丙烯酰胺絮凝剂的处理效果进行了比较，证实了木质素絮凝剂在处理味精废液和印染废水中的优越性，特别是利用木质素独特的絮凝性能可以将味精浓废液中95%的菌体沉降回收并制成高蛋白饲料。研究了从厌氧处理前后的碱法草浆黑液中提取的木质素作为絮凝剂，处理蒙脱土悬浊液和印染废水；实验发现，从厌氧处理后的黑液中提取的木质素比处理前的质素絮凝性能好。在此基础上又研究了木质素絮凝作用机理，证明了木质素絮凝剂是一种对高浊度、酸性废液有特效的水处理剂。 三、以淀粉为构成基本的絮凝剂 3.1改性淀粉絮凝剂 改性淀粉具有良好的絮凝性能且无毒、可以完全被生物分解，因而被广泛关注。80年代初期，我国学者已开始对淀粉改性研制新型絮凝剂，近年来将木薯粉与烯类单体在催化剂作用下发生反应，制得新型的阳离子CS-1型絮凝剂，这种絮凝剂用于污水处理厂二级污水处理，可缩短泥水分离的絮凝过程，为城市污水有效处理提供了保障。以玉米淀粉为骨架，用环氧氯丙烷与之反应制成高交联淀粉（CCMS），CCMS应用于含重金属离子废水的处理，取得了较好的效果。 3.2淀粉接枝共聚物絮凝剂 近年来，淀粉的接枝共聚研制新型絮凝剂，在国内也取得了长足进展。用过硫酸铵为引发剂，使菱角粉与丙烯腈接枝共聚，制得的改性淀粉配以助凝剂碱式氯化铝处理印染废水，浊度去除率70%以上。在淀粉与丙烯酰胺共聚两步法合成阳离子淀粉絮凝剂的基础上，进行了淀粉—丙烯酰胺接枝共聚物一步法改性阳离子絮凝剂CS-GM的合成及性能研究，用这种絮凝剂处理毛纺厂印染废水取得了较好结果。以淀粉为原料，合成了阳离子型改性高分子絮凝剂，并用它对印染、酿酒、屠宰和印刷电路板等轻工废水进行处理，结果表明，悬浮物、COD、色度去除率较高且产污泥量较少，处理后的轻工废水水质得到较大改善。研究了接枝羧基淀粉对贵金属离子Au（I）、Pd（II）、Pt （IV）的静态吸附性能和选择性，探讨了其吸附机理，为贵金属离子的分离提供了理论基础。 3.3淀粉氧化制备多功能水处理剂 以高锰酸钾和次氯酸钠为氧化剂，对淀粉进行适度氧化制得了高羧含量和适度分子量的羧酸化淀粉，经磷酸酯化反应制得羧酸磷酸化淀粉；实验结果表明，该药剂除具有絮凝性能外，还具有优良的阻垢和缓冲腐蚀性能，并具有良好的协同作用。 四、结束语 天然高分子资源在我国极为丰富，近十年来，国内应用天然高分子进行改性研制新型絮凝剂发展很快，但多数处于实验室研究阶段，
絮凝剂 有机高分子絮凝剂的研究进展
有机高分子絮凝剂的研究进展 有机高分子絮凝剂的研究进展 马永生乔万昌 (黑龙江省造纸公司,黑龙江哈尔滨150001) [摘要]综述了有机高分子絮凝剂的种类、絮凝化学、影响其作用效果的因素,并分析、展望了有机高分子絮凝剂的发展趋势。 [关键词]有机高分子絮凝剂;絮凝化学;影响因素 絮凝剂效果的优劣直接决定着许多造纸单元过程的运行工况、生产成本、产品质量和出水的水质, 絮凝剂的选择直接影响絮凝效果。造纸工作者越来越认识到深入开展絮凝基础理论研究、开发新型高效絮凝剂、优化絮凝过程控制的重要性。 1有机高分子絮凝剂的种类 1.1人工合成类有机高分子絮凝剂 人工合成类有机高分子絮凝剂是利用高分子有机物分子量大、分子链官能团多的结构特点经化学合成的一类有机絮凝剂,具有产品性能稳定、容易根据需要控制合成产物分子量等特点。根据有机絮凝剂所带基团能否离解及离解后所带离子的电性,可将其分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型人工合成类有机高分子絮凝剂。 1.1.1阴离子型人工合成类有机高分子絮凝剂阴离子型有机高分子絮凝剂研制开发较早,技术比较成熟,但由于受应用范围的限制,有关阴离子型有机高分
子絮凝剂新产品的研究报道较少。常见的有聚丙烯酸钠、丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚物、聚苯乙烯磺酸钠等。 1.1.2阳离子型人工合成类有机高分子絮凝剂 一般通过阳离子基团与有机物接枝获得,常用的阳离子基团有季铵盐基、喹啉鎓离子基、吡啶鎓离子基。产品有阳离子聚丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)的均聚物以及与丙烯酰胺(AM)的共聚物、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)与DADMAC的共聚物,VTMS与DADMAC和AM的三元共聚物、聚亚胺等。阳离子絮凝剂不仅可以通过电荷中和、架桥机理使微粒脱稳、絮凝,而且还可以与带负电荷的溶解物进行反应,生成不溶物,从而有利于沉降和过滤脱 水,pH值使用范围宽,用量少,毒性也小。近年来,我国对此类絮凝剂的研究主要集中在聚丙烯酰胺接枝共聚物、烷基烯丙基卤化铵、环氧氯丙烷与胺的反应产物三大类上,已经取得了显著进展。 1.1.3非离子型人工合成类有机高分子絮凝剂 这类絮凝剂不具电荷,在水溶液中借质子化作用产生暂时性电荷,其凝集作用是以弱氢键结合,形成的絮体小且易遭受破坏。产品有非离子型聚丙烯酸胺和聚氧化乙烯(PEO)等。其中,PEO是由环氧乙烷在催化剂存在下经开环聚合而成,高聚合度的PEO对水中悬浮的细小粒子具有絮凝作用,其相对分子质量越高絮凝效果越好。该化合物在用量大时表现出分散性,只有用量小时才表现出絮凝性。 1.1.4两性型人工合成类有机高分子絮凝剂 两性型有机絮凝剂兼有阴、阳离子基团的特点, 在不同介质条件下,其离子类型可能不同,适于处理带不同电荷的体系。同时,其适应范围广,酸性、碱性介质中均可使用,抗盐性也较好。两性高分子絮凝剂的品种很多,其阴离子基团一般为羧
有机高分子絮凝剂的研究与发展
有机高分子絮凝剂的研究与发展 摘要：有机高分子絮凝剂的研究、生产和应用已成为一门迅速发展的科学和技术。对絮凝机理进行了系统的总结，并分析了有机高分子絮凝剂在废水处理中的有关应用以及发展前景。 关键词：，絮凝化学，絮凝机理，污水处理， 1简介 絮凝剂按照其化学成分总体可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。其中无机絮凝剂又包括无机凝聚剂和无机高分子絮凝剂；有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。 有机絮凝剂的优点是比较经济、用法简单;但用量大、絮凝效果低，而且存在成本高、腐蚀性强的缺点。有机高分子絮凝剂是20世纪60年代后期才发展起来的一类新型废水处理剂。与传统絮凝剂相比，它能成倍的提高效能，且价格较低，因而有逐步成为主流药剂的趋势。加上产品质量稳定，有机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量30%～60%。 某些天然的高分子有机物例如含羧基较多的多聚糖和含磷酸基较多的淀粉都有絮凝性能。用化学方法在大分子中引入活性基团可提高这种性能，如将一种天然多糖进行醚化反应引入羧基、酰胺基等活性基团后，絮凝性能较好，可加速蔗汁沉降。 将天然的高分子物质如淀粉、纤维素、壳聚糖等与丙烯酰胺进行接枝共聚，聚合物有良好的絮凝性能，或兼有某些特殊的性能。国内研制的一些产品，主要应用于污水处理和污泥脱水。 由于大多数有机高分子絮凝剂本身或其水解、降解产物有毒，且合成用丙烯酰胺单体有毒，能麻醉人的中枢神经，应用领域受到一定限制，迫使絮凝剂向廉价实用、无毒高效的方向发展。 2絮凝机理 目前，认为絮凝作用机理是凝聚和絮凝两种作用过程的总和。在对高分子的絮凝
模式及作用机理进行大量研究后，主要提出了“架桥”絮凝模式并加以解释，但仅仅是定性地解释了高聚物的“架桥”絮凝机理。电子显微镜技术的不断发展促使人们从絮体的真实结构去研究絮凝过程。Attia，采用染色法、包埋法、投影法等在透射电子显微镜下观察了孔雀石在PAM作用下的絮团，由于浓度高，所得图像并不十分清晰和直观。宋少先等，采用沉降分析法，以Stoks直径来表征絮团的粒度，但所获得的粒度并不是絮团真正意义上的粒度。Ching等人，采用流动脉动絮凝检测技术，检测絮体颗粒瞬时增长状态及其变化，所获得的絮凝指数仅是个参数，不能表示絮团的真实粒度。郭玲香、胡明星，采用透射电子显微镜拍摄煤泥“架桥”絮凝图像，并应用数学形态学图像处理理论，提取与煤泥絮凝过程相关的微观结构参数，定量地研究了高聚物的絮凝作用机理。 2.1非离子有机高分子絮凝剂 非离子有机高分子絮凝剂包括常用的聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯。通过分子链中 -CONH2官能团与悬浮物发生吸附架桥作用，增大絮体矾花的尺寸，有利于其快速沉降而除去，其絮凝效果与聚合物的相对分子质量密切相关。提高聚合物相对分子质量，有利于增大絮凝剂在水相的流体力学尺寸或体积，从而提高其絮凝网捕能力，有效降低絮凝剂的使用浓度，提高絮凝效率。长春应用化学研究所研制的优质聚丙烯酰胺相对分子质量已达12×106。，游离丙烯酰胺含量低于0.05％，产品水溶性良好，逐步缩小了与国外同类产品的差距。该类絮凝剂是一种无机物或悬浮物的絮凝助剂，具有明显的非选择性。 2.2阴离子有机高分子絮凝剂 阴离子絮凝剂既可以是非离子絮凝剂聚丙烯酰胺的水解产物，也可以是丙烯酰胺与乙烯类磺酸盐或丙烯酸盐、马来酸盐等的共聚产物。絮凝剂分子中存在适量的阴离子基团，有利于絮凝剂分子链的伸展，提高其网捕絮体的能力，增强其絮凝效果；该作用与絮凝剂对混凝絮体的吸附作用及方式相互制约，阴离子有机高分子絮凝剂中阴离子基团含量存在最佳值。但阴离子有机高分子絮凝剂相对分子质量增加，往往使其最佳用量增加。由于阴离子有机高分子絮凝剂本身带负电，所以仍主要用作无机混凝剂的絮凝助剂，且受介质的pH值、矿化度、高价金属离子含量影响较大；介质pH值下降、矿化度和高价金属盐含量增加，则其絮凝效果明显变差，甚至失效。所以阴离子型聚丙烯酰胺主要用于选矿、冶金、洗煤、食品行业和石油钻井过程中的固液分离或其他中、碱性条件下高浊度水的处理。
生物功能材料的研究进展
生物功能材料的研究进展 随着人民生活水平的提高，人们对于医疗保健方面的要求也越来越强，使得对于生物医用材料的要求也越苛刻。本文详细阐述了生物医用功能高分子材料近年来的应用研究及发展状况，综述了国内外生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果，展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。 生物功能材料和加工技术的发展, 使得人工合成材料在医学上的应用, 变得越来越广泛。数十年的医学发展和临床应用, 证明医用高分子材料在人体内外, 获得了成功的应用, 而医学的进步, 又给高分子材料提出了大量新的课题, 使其向“精细化”, “功能化”的方向发展, 赋予了高分子材料以新的生命力。 生物医用高分子材料分合成和天然两大类，下面我们就分别对这两种材料进行详细的论述。 ﹙1﹚天然生物材料 天然生物材料是指从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子，如从各种甲壳类、昆虫类动物体中提取的甲壳质壳聚糖纤维，从海藻植物中提取的海藻酸盐，从桑蚕体内分泌的蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜，以及由牛屈肌腱重新组构而成的骨胶原纤维等。这些纤维由于他们来自生物体内且都具有很高的生物功能和很好的生物适应性，在保护伤口、加速创面愈方面具有强大的优势，已引起国内外医务界广泛的关注。自然界广泛存在的天然生物材料仍有着人工材料无可比拟的优越性能。例如：迄今为止再高明的材料学家也做不出具有高强度和高韧性的动物牙釉质，海洋生物能长出色彩斑斓、坚阊义不被海水腐蚀的贝壳等等。甲壳素又称几丁质（chitin），广泛存在于虾、蟹等甲壳动物及昆虫、藻类和细菌中，是世界上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。它是一种惰性多糖，用浓碱脱去乙酰基可转变成聚壳糖（chintosan）。甲壳素、聚壳糖及其衍生物具有良好的生物相容性和生物降解性。降解产物带有一定正电荷，能从血液中分离出血小板因子，增加血清中H-6水平，促进血小板聚集或凝血素系统，作为止血剂有促进伤口愈合，抑制伤口愈合中纤维增生，并促进组织生长的功能，对烧、烫伤有独特疗效。比如家蚕丝脱胶后可得到纯丝素蛋白成分，丝素蛋白是一种优质的生物医学材料，具有无毒、无刺激性、良好的血液相容性和组织相容性。根据研究报道，由于天然高分子医用材料的独特临床效果，它的应用前景相当广阔。﹙2﹚合成生物材料 由于天然材料的有限，人们需要大量的生物材料来维持他们的健康。合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能，因而可以植入人体，部分或全部取代有关器官。因此，在现代医学领域得到了最为广泛的应用，成为现代医学的重要支柱材料。与天然生物材料相比，合成高分子材料具有优异的生物相容性，不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用，在人体环境中的老化不明显。通过选用不同成分聚合物和添加剂，改变表面活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性，从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生物合成高分子材料。目前，使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡胶和硅凝胶等。应用场合涉及组织粘合、手术缝线、眼科材料(人工玻璃体、人工角膜和人工晶状体等)、软组织植入物(人工心脏、人工肾、人工肝等)和人工管形器(人工器官、食道)等。 合成医用高分子材料发展的第一阶段始于1937年，其特点是所用高分子材料都是已有的现成材料，如用丙烯酸甲酯制造义齿的牙床。第二阶段始于1953年，其标志是医用级有机硅
无机絮凝剂的性质
无机絮凝剂的性质 来源:世界化工网https://www.360docs.net/doc/3d16930565.html, 全文请访问:https://www.360docs.net/doc/3d16930565.html,/睡过站了 常用的无机絮凝剂有铝盐系列，如明矾、三氯化铝、硫酸铝。目前碱式氯化铝越来越引起人们的重视。而对铁盐系列无机絮凝剂，如三氯化铁、硫酸亚铁应用的较少，只在少数的废水处理中应用。但是最近几年来人们对碱式氯化铁和碱式硫酸铁的研究和应用有所增加。 一、无机絮凝剂的性质 能够使胶体颗粒脱稳和产生絮凝沉淀的铝盐和铁盐是有效的、价格低廉的无机紫凝剂。为了掌握它们的絮凝作用，达到良好的絮凝效果，首先应该了解它们的性质。 1.硫酸铝 化学式是Al2（SO4）3·18H2O，呈白色粉末状或块状，有涩味。在水中发生水解反应，水解反应速度缓慢。工业纯的硫 酸铝含Al2（SO4）3大约为20％一25％，化学纯的硫酸铝含 Al2（SO4）3大约为50％一60％。一船情况下，使用的pH 值范围为6．o一7．8。当pH值＝4—7时，以去除水溶液 中的有机构为主，当pH值＝5．7—7．8时，以去除水溶液 中的悬浮物为主，当PH值＝6．4—7．8时，可以处理高浊 度废水和低色度废水。适合的水温为20一40℃，通常的用量
为15—100mg/L。 工业纯的硫酸铝．合有20％一30％的水不溶物，在使用时需要清除残渣。 高浓度的硫酸铝的水溶液有腐蚀性，可存放在塑料、不锈钢等容器中。 2.明矾 明矾又名硫酸铝钾，化学式为Al2（SO4）3·K2SO4·24H2O。实质上，明矾是硫酸铝和硫酸钾的复盐，使用条件与硫酸铝相同。因为含有硫酸钾，使能够起絮凝作用的Al2（SO4）3的含量降低，其中的硫酸钾白白浪费，所以使用明矾不如使用硫酸铝更为合理，现在一般都使用硫酸铝。 3.无水氯化铝 无水氯化铝呈无色透明片状结晶，六方晶系，化学式为AlCl3。其工业品因合有铁、游离氯等杂质，而呈淡黄色、黄绿色和红棕色等。易溶于水，能生成AICl3·6H2O，同时放出大量热；能够溶于乙醇和乙醚等有机溶剂中，不溶于苯。暴露在空气中，易吸收水分并水解放出氯化氢气体。能升华。 如果人的皮肤接触无水氯化铝，同时又接触水时，能剧烈灼烧皮肤。所以，当无水氮化铝落在皮肤上时，先应干拭，再用大量清水冲洗。 4.结晶氯化铝 结晶氮化铝的化学式是AICl3·6H2O，无色结晶。工业品为
絮凝剂的种类及作用
絮凝剂的种类及作用 1 无机絮凝剂无机絮凝剂也称凝聚剂,主要应用于饮用水、工业水的净化处理以及地下水、废水淤泥的脱水处理等。无机絮凝剂主要有铁盐系和铝盐系两大类, 按阴离子成分又可分为盐酸系和硫酸系, 按相对分子量又可分为低分子体系和高分子体系两大类。 1.1 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[4]。铝盐中主要硫酸铝(Al(SO4)3·18H2O)、明矾(Al2(SO4)3·K2SO4·24H2O)、铝酸钠(NaAlO3)。铁盐主要有三氯化铁(Fe-Cl3·6H2O)、硫酸亚铁(FeSO4·6H2O)和硫酸铁(Fe2(SO4)3·2H2O )。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, 形成大耳中的絮体、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[5～9]。无机低分子絮凝剂的优点是经济、用法简单, 但用量大、残渣多。絮凝效果比高分子絮凝剂的絮凝效果低 1.2 无机高分子絮凝剂无机高分子絮凝剂是20 世纪60 年代以来在传统的铁盐和铝盐基础上发展起来的一类新型水处理药剂。其絮凝效果好, 价格相对较低, 已逐步成为主流絮凝药剂。在日本、西欧和中国, 目前都已有相当规模的无机高分子絮凝剂的生产和应用, 其产量约占絮凝剂总产量的30%～60%[10]。近年来, 我国高分子絮凝剂的发展趋势主要是向聚合铝、铁、硅及各种复合型絮凝剂方向发展, 并已逐步形成系列: 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(SCPAFC)等。生物聚合铁(BPFS) 2
无机絮凝剂
1（无机絮凝剂）无机高分子絮凝剂主要是聚铝和聚铁。主要有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合磷酸铝(P删、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合磷酸铁(PFP)、活化硅酸(AS)、聚合硅酸(PS)；复合型的有聚合氯化铝铁(PAFc)、聚合硫酸铝铁QAFs)、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(SCRC)等。【无机、有机高分子絮凝剂絮凝机理及进展】 聚合氯化铝[poly(aluminum chloride)]又名聚铝、聚合铝、碱式氯化铝和羟基氯化铝。分 子式[AL2(OH)nCl6-N。·Xh20]m(m≤10，n=l一5)。为无机高分子化合物，一般认为是一 种络合物，铝是中心离子，氢氧根和氯根是配位体，是通过羟基起架桥作用交联形成的聚合物，分子中所带羟基的数量不等。聚合氧化铝为五色或黄色的树脂状固体，易潮解，溶液为无色或黄褐色液体，有时因含杂质而呈灰褐色黏稠液体。产品中氧化铝含量：液体>8％：固体含20％一40％，碱化度70％～75％。易溶于水，并发生水解，水解过程伴有电化学、凝聚、吸附、沉淀等物理化学过程。水解溶液是介于三氯化铝和氢氯化铝之间的水解产物，灰色略带混浊，带胶体电荷，有较强的架桥与吸附性能，。因此，对水中的悬浮物有极强的吸附性。【治理含油污水的一种新型复合絮凝剂的研制】 铝盐絮凝剂铝盐的絮凝机理主要是其水解过程的中间产物能与水中不同阴离子和负电溶胶形成聚合体，即产生聚合絮凝作用。 铁盐絮凝的机理是其水解产物能与水体颗粒物进行电中和脱稳、吸附架桥或黏附网捕卷扫．从而形成粗大絮体，通过对絮体的去除，达到对水体的净化。
常用的絮凝剂
常用的絮凝剂 1.1 无机絮凝剂的分类和性质 无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两大类；铝盐以硫酸铝、氯化铝为主，铁盐以硫酸铁、氯化铁为主。后来在传统的铝盐和铁盐的基础上发展合成出聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等新型的水处理剂，它的出现不仅降低了处理成本，而且提高了功效。这类絮凝剂中存在多羟基络离子，以OH-为架桥形成多核络离子，从而变成了巨大的无机高分子化合物，相对分子质量高达1×105。无机聚合物絮凝剂之所以比其他无机絮凝剂能力高、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络合离子，能够强烈吸附胶体微粒，通过粘附、架桥和交联作用，从而促使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了Zeta电位，使胶体粒子由原来的相斥变成相吸，破坏了胶团的稳定性，促使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，而且沉淀的表面积可达(200-1000)m2/g，极具吸附能力。也就是说，聚合物既有吸附脱稳作用，又可发挥黏附、桥联以及卷扫絮凝作用。 1.2 改性的单阳离子无机絮凝剂 除常用的聚铝、聚铁外，还有聚活性硅胶及其改性品，如聚硅铝(铁)、聚磷铝(铁)。改性的目的是引入某些高电荷离子以提高电荷的中和能力，引入羟基、磷酸根等以增加配位络合能力，从而改变絮凝效果，其可能的原因是：某些阴离子或阳离子可以改变聚合物的形态结构及分布，或者是两种以上聚合物之间具有协同增效作用。 近年来国内相继研制出复合型无机絮凝剂和复合型无机高分子絮凝剂。聚硅酸絮凝剂(PSAA)由于制备方法简便，原料来源广泛，成本低，是一种新型的无机高分子絮凝剂，对油田稠油采出水的处理具有更强的除油能力，故具有极大的开发价值及广泛的应用前景。聚硅酸硫酸铁(PFSS)絮凝剂，发现高度聚合的硅酸与金属离子一起可产生良好的混凝效果。将金属离子引到聚硅酸中，得到的混凝剂其平均分子质量高达2×105，有可能在水处理中部分取代有机合成高分子絮凝剂。聚磷氯化铁(PPFC)中PO43-高价阴离子与Fe3+有较强的亲和力，对Fe3+的水解溶液有较大的影响，能够参与Fe3+的络合反应并能在铁原子之间架桥，形成多核络合物；对水中带负电的硅藻土胶体的电中和吸附架桥作用增强，同时由于PO43-的参与使矾花的体积、密度增加，絮凝效果提高。聚磷氯化铝(PPAC)也是基于磷酸根对聚合铝(PAC)的强增聚作用，在聚合铝中引入适量的磷酸盐，通过磷酸根的增聚作用，使得PPAC产生了新一类高电荷的带磷酸根的多核中间络合物。聚硅酸铁(PSF)它不仅能很好地处理低温低浊水，而且比硫酸铁的絮凝效果有明显的优越性，如用量少，投料范围宽，矾花形成时间短且形态粗大易于沉
絮凝剂种类
絮凝剂种类 参考资料：https://www.360docs.net/doc/3d16930565.html, 1无机絮凝剂 无机盐类絮凝剂主要分为铝盐和铁盐，它们有很大的缺点：残留在水中的铝离子会导致二次污染；铁离子本身有颜色，并对设备有腐蚀作用，提高成本；投加量大，产泥量高，运行费用高．无机盐聚合物类絮凝剂效果好，残留在水中的铝、铁离子少，而且易生产、价廉、使用范围广，在我国实际用量占絮凝剂总量的80％以上． 2有机合成高分子絮凝剂 合成高分子絮凝剂投加量少，一般在2％以下，效果好，形成的絮体大，而且强度大，不易破碎，不增加泥量，降低热值，无腐蚀性．它分非离子型、阳离子型、阴离子型和两性四种．常用有机絮凝剂有：聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯胺、聚乙烯磺酸盐等，其中聚丙烯酰胺的应用最多，占合成高分子絮凝剂的80％左右．然而这一类絮凝剂由于存在着一定量的残余单体丙烯酰胺，不可避免的带来毒性，所以限制了它的应用。高分子量聚丙烯酸钠属阴离子型絮凝剂，有强烈的絮凝作用而且无毒；对悬浮于水中的细微粒产生非离子性吸附，使粒子之间产生交联；对具有金属氢氧化物这类正电荷的胶体粒子更显示出其优良性能． 3天然高分子絮凝剂 天然高分子絮凝剂易生物降解，本身或中间降解产物对人体无毒，具有选择性大、价廉、产泥量少等优点．若在生化系统中投加该类絮凝剂，可为城市污水处理后的回用提供符合要求的水质．另外淀粉磷酸酯和淀粉黄原酸脂也是良好的絮凝剂．壳聚糖、甲壳素类絮凝剂作为水处理剂在工业上已大量应用，美国主要用于给水及饮用水处理；日本主要用于水处理及污水处理，其中用于水处理的壳聚糖每年达500吨之多；我国改良了工艺，絮凝剂除了对水中的固体悬浮物(ss)有较好的絮凝作用外，还对水中的COD、色度和重金属离子等有较好的去除效果．由于该类聚合物具有无毒无味、抗菌、可生物降解等优点使其被大量应用于食品工业废水处理中，壳聚糖可使各种食品加工废水的固形物减少70％～98％． 4微生物絮凝剂 微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物，它是利用微生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得的，是具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的水处理剂．它主要由微生物代谢产生的各种多聚糖类、蛋白质，或是蛋白质和糖类参与形成的高分子化合物，能产生微生物絮凝剂的微生物种类很多，它们大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中．由于絮凝剂的分子量很大，一个絮凝剂分子可同时与几个悬浮颗粒结合，在适宜条件下迅速形成网状结构而沉积，从而表现出很强的絮凝能力．微生物絮凝性与分子结构、分子量、活性基团等多种内部环境因素有关，另外，外界环境因素如pH值、温度、离子种类、离子强度等对微生物絮凝剂的活性也有影响．微生物絮凝剂