絮凝剂的研究现状及发展趋势
生物质絮凝剂
生物质絮凝剂1.引言生物质絮凝剂是一种由生物质原料制备而成的天然高分子絮凝剂。
与传统的合成絮凝剂相比，生物质絮凝剂具有无毒、可生物降解、来源广泛等优点。
随着环保意识的日益增强和可持续发展的要求，生物质絮凝剂在工业水处理、食品工业、染料废水等领域的应用越来越受到关注。
本文将对生物质絮凝剂的来源、制备方法、性能、应用领域、研究现状及未来发展趋势进行详细阐述。
2.生物质絮凝剂的来源生物质絮凝剂的原料主要来源于自然界中广泛存在的植物、动物及微生物资源。
其中，植物源包括木质纤维素、淀粉、藻类等；动物源包括壳聚糖、明胶等；微生物源包括细菌、真菌等。
这些原料经过适当的处理和转化，可得到具有絮凝活性的生物质絮凝剂。
3.生物质絮凝剂的制备方法生物质絮凝剂的制备方法主要包括提取法、微生物发酵法和酶法。
提取法是从天然原料中直接提取出具有絮凝活性的物质，如从壳聚糖中提取的壳聚糖絮凝剂。
微生物发酵法是利用微生物发酵产生具有絮凝活性的代谢产物，如某些细菌发酵产生的多糖类物质。
酶法是利用酶催化天然原料中的特定化学键，生成具有絮凝活性的产物，如用木聚糖酶催化木聚糖制备的絮凝剂。
4.生物质絮凝剂的性能生物质絮凝剂具有良好的絮凝性能和环保特性。
其絮凝机理主要包括电性中和、吸附架桥和卷扫作用。
生物质絮凝剂对多种不同类型的悬浮颗粒都有较好的去除效果，且可有效处理低浓度的悬浮液。
此外，生物质絮凝剂还具有无毒、可生物降解的优点，不会对环境造成二次污染。
5.生物质絮凝剂的应用领域生物质絮凝剂在多个领域具有广泛的应用前景。
在工业水处理领域，生物质絮凝剂可用于去除水中的悬浮颗粒、重金属离子和有害有机物，提高水质。
在食品工业中，生物质絮凝剂可用于果汁、乳制品、肉制品等食品的澄清和过滤，以及食品中蛋白质、色素等物质的提取和分离。
在染料废水处理中，生物质絮凝剂能够有效脱色并去除有毒物质，达到废水排放标准。
此外，生物质絮凝剂还可用于农业废弃物处理、纸张生产等领域。
絮凝剂的发展现状和发展前景
絮凝剂的发展现状和发展前景综述絮凝剂是一种用于处理水体中悬浮物的化学物质，它能够将悬浮物会萃成较大的颗粒，从而方便后续的沉淀或者过滤处理。
本文将从以下几个方面对絮凝剂的发展现状和发展前景进行详细介绍：市场需求、技术发展、应用领域、环境影响和未来发展趋势。
一、市场需求随着工业化和城市化进程的加速，水体污染日益严重，对水质的要求也越来越高。
因此，絮凝剂作为一种重要的水处理剂，在市场上有着广泛的应用需求。
根据市场调研数据显示，全球絮凝剂市场规模从2022年的XX亿美元增长到2022年的XX亿美元，年均复合增长率为XX%。
估计未来几年，随着环境保护意识的增强和水体污染管理的加强，絮凝剂市场将继续保持较高的增长势头。
二、技术发展随着科技的进步，絮凝剂的技术也在不断发展。
目前，主要的絮凝剂技术包括有机絮凝剂、无机絮凝剂和复合絮凝剂。
有机絮凝剂通常是高份子化合物，具有较好的絮凝效果和稳定性，但价格较高。
无机絮凝剂主要是金属盐类，具有较低的成本和较高的絮凝速度，但对水质有一定的影响。
复合絮凝剂则是有机絮凝剂和无机絮凝剂的结合体，综合了两者的优点。
此外，随着纳米技术的发展，纳米絮凝剂也逐渐应用于水处理领域，具有更高的絮凝效果和更低的用量。
三、应用领域絮凝剂广泛应用于水处理、污水处理、造纸、纺织、矿业等领域。
在水处理领域，絮凝剂被用于去除水体中的悬浮物、浊度和颜色等污染物，提高水质。
在污水处理中，絮凝剂可以加速污泥的沉淀，提高处理效果。
在造纸和纺织工业中，絮凝剂可以用于纤维的絮凝和固液分离。
在矿业中，絮凝剂可以用于矿浆的絮凝和尾矿的处理。
随着技术的不断发展，絮凝剂在各个领域的应用将会得到进一步拓展。
四、环境影响絮凝剂的使用对环境有一定的影响。
首先，絮凝剂的生产过程会产生一定的废水和废气，其中可能含有有害物质。
其次，絮凝剂在水体中的使用会产生一定的污泥，需要进行后续处理。
此外，絮凝剂的使用过程中，如果用量不当或者选择不当的絮凝剂，可能会对水质产生一定的负面影响。
生物絮凝剂的现状和发展
Ｃ Ａ Ｃ。 传 统 的无 机 絮 凝 剂 存 在 用 量 大 、 絮凝 子 改 性 絮凝 剂 （ Ｇ Ａ ）并 确 定 了较 佳 的 污 水 用 于 传 统 活 性 污 泥 法 处 理 后 的 再 处
８ Ｃ 。达 ７ ％ 左 右 ，Ｓ可 达 ８ ｓ 大 多数 人 工 合 成 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 的 残 留 果 表 明 ．Ｏ ｇ Ｇ Ａ 与 ４ ｍ／ Ａ 色 度 达 ８％ ，ＯＤ １ｍ ／ Ｃ Ａ Ｃ Ｌ ０ｇ ＰＣ Ｌ １ 水 单体 对 人 体 健 康 有 害 ，如 目前 广 泛 使 用 的 配合 使 用 时 ， Ｏ Ｃ Ｄ去 除 率 可 达 ７ ％ ，效 果 ９ ％． 质完 全 可 以 回用 。 ２ 聚丙 烯 酰 胺 。 关 研 究 表 明 ， 用 水 摄 人 过 优 于 对 比样 Ｐ ； 同时 Ｃ Ａ Ｃ对 造 纸 混 有 饮 ＨＰ Ｇ Ａ
可有 效 地 除掉 余 下 的污 染 物 质 。 果表 结 效 果受 水 质 水 温 等 条 件 影 响 大 ，一 些 无 机 制 备 条 件 。将 Ｃ Ａ Ｃ用 于对 造 纸 抄 纸 白 理 ， Ｇ Ａ 絮凝 剂 如 铝 盐 絮 凝 剂 还 存 在 二 次 污 染 ； 而 水 和 造 纸 混 合 污 泥 进 行 絮 凝 脱 水 试 验 ． 结 明 ， 最 佳 条 件 下 ， 度 去 除率 达 到 ９ ％ ， 在 浊 ２
５ ３ 氯 ２羟 存 在着 费用 偏 高 、 粒 难 ， 溶 液 中沉 降速 造 从 性 提 出 了 质 疑 。 而 聚 丙烯 酰 胺 单 体 更 是 具 ６ ％的 阳离 子 化 试 剂 即 醚 化 剂 （ 一 一 有 强 烈 的 神 经 毒性 和致 癌 作 用 。 因此 ， 发 丙 基 三 甲胺 氯 化 物 ）无 水 硫 酸 钠 、 氧 化 度 较 慢 等 缺 点 。刘 秉 涛选 用 硅 胶 粉 对 壳 聚 开 、 氢 不 新 型 、高 效 的 絮凝 剂 是 国 内外 广 大 水 处 理 钠 、 酸 、 酸 等 作 原 料 制 备 阳 离 子 淀 粉 ， 糖进 行 负 载 ， 仅 可 以 增 加 壳 聚 糖 的 密度 ， 硫 盐 工 作 者 关 注 的 目标 。 并 用 于 处 理 垃 圾 渗 滤 液 试 验 研 究 。结 果 表 加快 其沉 降速 度 ，还 可 以克 服 壳 聚糖 造 粒 Ｌ垃 ｇ阳离 子 淀 难 的 缺点 ． 大 其 比表 面积 。 理 染织 车 间 增 处 生 物 絮凝 剂 具 有 絮凝 性 好 、 果 稳 定 、 明 ，在 １ 圾 渗 滤 液 中加 入 ５ 效 絮 对 Ｏ Ｈ 无 二 次 污 染 、 全 无 害 等 特 性 ， 以 克 服 无 粉 ， 凝 效 果 最 好 ， 应 的 Ｃ Ｄ去 除 率 达 实 际 印 染 废 水 试 验 研 究 结 果 表 明 ，在 ｐ 安 可
絮凝剂的发展现状和发展前景
絮凝剂的发展现状和发展前景综述：本文将探讨絮凝剂的发展现状和发展前景。
絮凝剂是一种常用于水处理和污水处理的化学药剂，用于去除水中的悬浮物和浑浊物质。
随着环境保护意识的增强和水资源的日益紧缺，絮凝剂在水处理领域的需求不断增加。
本文将首先介绍絮凝剂的定义和分类，然后探讨其发展现状，包括市场规模、应用领域和技术进展。
接着，本文将分析絮凝剂的发展前景，包括市场需求、技术创新和可持续发展。
最后，本文将总结絮凝剂的发展趋势和未来发展方向。
一、絮凝剂的定义和分类絮凝剂是一种化学药剂，用于去除水中的悬浮物和浑浊物质。
它通过改变水中悬浮物颗粒的表面电荷性质，使其相互结合形成较大的团聚体，从而沉淀或过滤出水中的杂质。
根据其化学性质和作用机制，絮凝剂可以分为无机絮凝剂和有机絮凝剂。
无机絮凝剂主要包括铝盐、铁盐和硅酸盐等，其作用机制是通过与水中的悬浮物反应生成沉淀物或凝胶。
有机絮凝剂主要包括聚合氯化铝、聚合硫酸铝和聚合硫酸铁等，其作用机制是通过与水中的悬浮物发生吸附和交联作用形成絮凝团聚体。
二、絮凝剂的发展现状1. 市场规模絮凝剂市场规模庞大且不断增长。
根据市场研究公司的数据，2019年全球絮凝剂市场规模达到了100亿美元，并预计到2025年将增长至150亿美元。
亚太地区是全球絮凝剂市场的主要消费地区，占据了市场份额的40%以上。
2. 应用领域絮凝剂广泛应用于水处理和污水处理领域。
在水处理方面，絮凝剂被用于净化饮用水、工业用水和农业灌溉水等。
在污水处理方面，絮凝剂被用于去除污水中的悬浮物、有机物和重金属等。
3. 技术进展随着科学技术的不断进步，絮凝剂的研发和应用也取得了一系列的技术进展。
其中，主要包括以下几个方面：（1）新型絮凝剂的研发：研究人员不断探索新型絮凝剂，如纳米材料、功能性高分子和生物絮凝剂等，以提高絮凝效果和降低剂量。
（2）絮凝剂的改良：研究人员通过改变絮凝剂的分子结构和性质，以提高其适应不同水质和处理工艺的能力。
水处理絮凝剂的研究与发展趋势
在 日本 、 罗斯 、 俄 西欧 和 中 国都为无机絮凝剂、 有机高分子絮凝剂 、 微生物絮 凝剂 ３大类 。
１ １ 无机絮凝 剂 ．
无机高分子絮凝剂的生产和应用 ， 其生产已占絮凝剂 总产量的 ３％ 一 ０ ０ ６ ％。虽然无机高分子絮凝剂对处
理 各种复杂 成分 的水适 用性强 ， 以有 效去 除细微悬 可
化 的核 心技术 。
系 和铁 盐系 ， 包括硫 酸铝 、 氯化铝 、 硫酸铁 、 氯化 铁等 。
其中硫酸铝是最早 由美国开发的， 并一直沿用至今。 常用 的铝盐 有硫酸 铝 和明矾 ； 常用 的铁盐 有三 氯化铁 水合物、 硫酸亚铁水合物和硫酸铁 。无机絮凝剂的优
点是 用法简 单 ， 用量大 、 但 絮凝效 果低 ， 而且存 在成本
第２ ２卷第 １ １期 ２０ ０ ８年 １ １月
化工时 刊
Ｃｈ ｍ ｉａ Ｉｄ ｓ ｒ ｉ ｅ ｅ ｃ ｌ ｎ ｕ ｔｙ Ｔ ｍ ｓ
Ｖ １２ Ｎｏ １ ｏ ． ２， ． １ Ｎｏ ． １ ２ ０ ｖ １ ．０ ８
水 处 理 絮 凝 剂 的研 究 与发 展 趋 势
李 贺敏 谭 树 波
Ⅱ 鏊超 的
根据 絮凝剂 的 成分 以及 制 备 方法 的不 同可将 其
高、 腐蚀性强的缺点 。 ２ 纪６ ０世 ０年 代 ， 传统 的铁 盐 、 盐基 础 上 发 在 铝
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。
絮凝剂的研究现状及发展趋势
（ 天津 大学 化 工学 院 ，天津 ，３ ０ ７ ） ０ ０ ２
摘
要
介 绍 了国 内外 关于无 机絮 凝 剂 、有 机 絮凝 剂 和 生 物絮 凝 剂 的研 究 及应 用状 况 ，并 对絮 凝 药剂 的 开 发 趋 絮凝 ，絮凝 剂 ，发 展 方 向
Ｔ ３４ ２３ Ｏ １ ． ５ 文 献标 识码 Ａ 文章编 号 １０ ０ ０—６ １ （０ ２ １ ７ ９ ６ ６ ３ ２ ０ ）１ —０ ９ —０
一
１ 无 机 絮 凝 剂
无 机 絮 凝 剂 也 称 凝 聚剂 ，应 用 历 史 悠 久 ，广泛
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 按 金 属 盐 种 类 可 分 为 铝 盐 系 和 铁 盐 系两 类 ；按 阴 离 子 成 分 又 可分 为盐
艺 ，见表 ２ 。
总量的 ８ ％，并有逐渐取代传统絮凝剂 的趋势。 ０
收稿 日期 ２０ ０ ２—０ —０ １ ９；修 改稿 日期 ２０ ０ ２—０ ９—２ ６。
第一 作者简 介
２ ４ ８８１ ７０ ３。
张 育 新 （９ ８ ） １ ７ 一 ，男 ，硕 士研 究 生 。 电 话 ０ ２ ２
聚合 氯化铝
废 铝灰 煤 矸 石 。白冉土
铝 矾 土
酸 溶一步 法 酸 溶两 步法 碱 溶两 步法 压 溶一 步法 压 溶两 步法 滚 筒干 燥法 喷雾造 粒法
粗 翻 品
精 翻品 液 体（ ０ １ ％） 浓 液（ ７ １ ％）
凝 胶 碎 粒
含铝废 液 氢 氧化 铝凝 胶
铝 酸 钙
酸 系 和 硫 酸 系 ；按 分 子量 可 分 为 低 分子 体 系 和 高 分
2023年絮凝剂行业市场需求分析
2023年絮凝剂行业市场需求分析
一、行业概述
绮凝剂是一种化学药品，它能够使溶液中的悬浮固体或液滴凝聚成为较大的固体颗粒或液滴，以便通过物理和化学方法来集中和分离。
绮凝剂广泛应用于各领域，如饮用水处理、工业废水处理、油田注水、造纸生产等。
随着环保意识的日益增强和法规的严格执行，绮凝剂市场得到了快速发展。
二、市场需求分析
1. 国家政策支持：随着国家环境保护政策的逐步推进和完善，对于污水处理的要求日益严格。
政策推动促进了绮凝剂的产业发展，市场需求不断增加。
2. 工业废水处理需求：工业废水的处理一直是环保领域的热点，工业废水中含有大量的悬浮颗粒和沉淀物，需要使用绮凝剂进行处理。
目前国内的一些行业废水处理设施还不完善，因此绮凝剂的市场需求处于高速增长状态。
3. 饮用水处理需求：饮用水处理是一个长期而又新颖的需求，随着城市化进程和人口增加，对于饮用水处理的需求也相应增加。
饮用水处理对绮凝剂质量的要求相当高，市场需求增长势头强劲。
4. 油田注水需求：油田注水是一项非常成熟的行业，油田的不断发展和提高采收率的需要需要不断增加绮凝剂的需求。
5. 造纸生产需求：造纸工业是绮凝剂需求的重要领域之一，纸张的生产离不开绮凝剂的帮助，增加了对绮凝剂的不断需求。
综上，随着人们环保意识的提高和经济的发展，绮凝剂市场需求将会持续增长。
未来，市场需求主要有以下几个趋势：一是市场规模不断扩大，二是新品种和功能的绮凝剂的研究和开发将加快，三是绮凝剂品质的提高使得产品具有了更广泛的应用领域。
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絮凝剂的研究现状及发展趋势张育新 康 勇(天津大学化工学院,天津,300072)摘 要 介绍了国内外关于无机絮凝剂、有机絮凝剂和生物絮凝剂的研究及应用状况,并对絮凝药剂的开发趋势进行了分析和预测。
关键词 絮凝,絮凝剂,发展方向中图分类号 TQ 314.253 文献标识码 A 文章编号 1000-6613(2002)11-0799-06 在固液分离及水处理过程中,絮凝沉淀法[1]作为一种较为有效的预处理方法,已得到了广泛的应用。
絮凝剂效果的优劣直接决定着后续单元过程的运行工况、处理费用及最终出水的水质。
而絮凝剂的选择又直接影响絮凝效果。
深入开展絮凝基础理论研究、开发新型高效絮凝剂、优化絮凝过程控制都是化学工程与环境工程领域中研究的热点问题。
作者拟从无机、有机和生物絮凝剂对絮凝药剂的研究现状及发展趋势进行分析和评述。
1 无机絮凝剂无机絮凝剂也称凝聚剂,应用历史悠久,广泛用于饮用水、工业水的净化处理以及地下水、废水淤泥的脱水处理等。
无机絮凝剂按金属盐种类可分为铝盐系和铁盐系两类;按阴离子成分又可分为盐酸系和硫酸系;按分子量可分为低分子体系和高分子体系两大类。
无机低分子絮凝剂即普通无机盐,包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等。
但用于水处理时,无机低分子絮凝剂成本高,腐蚀性大,在某些场合净水效果还不理想。
无机高分子絮凝剂是20世纪60年代在传统的铝盐、铁盐的基础上发展起来的一类新型的水处理剂。
药剂加入水中后,在一定时间内吸附在颗粒物表面,以其较高的电荷及较大的分子量发挥电中和及粘结架桥作用。
它比原有低分子絮凝剂可成倍地提高效能,且价格相对较低,因而有逐步成为主流药剂的趋势。
目前在日本、俄罗斯、西欧以及中国,无机高分子絮凝剂都已有相当规模的生产和应用,聚合类药剂的生产占絮凝剂总产量的30%～60%[2]。
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,无机高分子的品种已逐步形成系列,见表1。
生产厂家和主要工艺,见表2。
表1 无机高分子絮凝剂的种类及名称[3]类型名称 名称 聚合氯化铝PAC ,PACI 聚合硫酸铝PAS 阳离子型聚合氯化铁PFC 聚合硫酸铁PFS 聚合磷酸铝PAP 聚合磷酸铁PFP 阴离子型活化硅酸AS 聚合硅酸PS 聚合氯化铝铁PAFC聚合硫酸铝铁PAFS 无机复合型聚合硅酸铝PASI聚合硅酸铁PFSI 聚合硅酸铝铁PAFSI聚合磷酸铝PAFP 无机有机复合型聚合铝-聚丙烯酰胺聚合铝-甲壳素聚合铝-阳离子有机高分子聚合铁-聚丙烯酰胺聚合铁-甲壳素聚合铁-阳离子有机高分子表2 聚合絮凝剂的生产工艺[3]品种原料 工艺 产品 废铝灰酸溶一步法粗制品煤矸石,白陶土酸溶两步法精制品铝矾土碱溶两步法液体(10%)聚合氯化铝含铝废液压溶一步法浓液(17%)氢氧化铝凝胶压溶两步法凝胶铝酸钙滚筒干燥法碎粒金属铝喷雾造粒法粉末钢铁酸洗废液氯气氧化法浓液聚合硫酸铁硫酸亚铁亚硝酸钠催化法碎块硫酸铁金属催化法1.1 阳离子型无机高分子絮凝剂聚合氯化铝是目前生产和应用技术成熟、市场销量最大的无机高分子絮凝剂。
在实际应用中,聚合氯化铝具有比传统絮凝剂用量省、净化效能高、适应性宽等优点,比传统低分子絮凝剂用量少1/3～1/2,成本低40%以上,因此在国内外已得到迅速的发展。
如日本聚氯化铝产量在20世纪80年代为400kt 以上,比60年代末增长了30倍,20世纪90年代产量已达600kt 以上,占日本絮凝剂生产总量的80%,并有逐渐取代传统絮凝剂的趋势。
收稿日期 2002-01-09;修改稿日期 2002-09-26。
第一作者简介 张育新(1978—),男,硕士研究生。
电话022-********。
·997· 2002年第21卷第11期 化 工 进 展 CHEMICAL INDUSTR Y AND EN GIN EERIN G PRO GRESS 聚合硫酸铝[4]在处理天然河水时,剩余浊度的质量分数低于4μg/g ,COD Cr 低于6mg/L ,脱色效果明显;在处理含氟废水时,F -含量低于10μg/g 。
聚合硫酸铝除浊效果显著,并且有较宽的温度和p H 值适用范围。
除了聚铝以外,聚铁也具有絮凝体形成速度快、絮团密实、沉降速度快、对低温高浊度原水处理效果好、适用水体的p H 值范围广等特性,同时还能去除水中的有机物、悬浮物、重金属、硫化物及致癌物,无铁离子的水相转移,脱色、脱油、除臭、除菌功能显著,与其他净水剂相比,有着很强的市场竞争力,其经济效益也十分明显,值得大力推广应用。
1.2 阴离子型无机高分子絮凝剂聚合硅酸和活化硅酸属阴离子型絮凝剂,其作用机理是靠分子链上的阴离子活性基团与胶体微粒表面间的范得华力、氢键作用而引起的吸附架桥作用,而不具有电中和作用。
目前对它的研究已经很成熟,侧重点已经转向到了其盐类的絮凝效果的提高(即与无机盐相复合)。
1.3 复合型无机高分子絮凝剂复合型无机高分子絮凝剂是在普通无机高分子絮凝剂中引入其他活性离子,以提高药剂的电中和能力,诸如聚铝、聚铁、聚活性硅胶及其改性产品。
王德英等[5]研制的聚硅酸硫酸铝,其活性较好,聚合度适宜,不易形成凝胶,絮凝效果显著。
用于处理低浊度水时,其效果优于PAC 和PFS 。
此外,为了改善低温、低浊度水的净化效果,人们又研制开发出一种聚硅酸铁(PSF )[6],这种药剂处理低温低浊水,比硫酸铁的絮凝效果有明显的优越性:用量少,投料范围宽,絮团形成时间短且颗粒大而密实,可缩短水样在处理系统中的停留时间,对处理水的p H 值基本无影响。
东北电力学院的袁斌等[7]以AlCl 3和Na 2SiO 3为原料,采用向聚合硅酸溶液直接加入AlCl 3的共聚工艺,制备了聚硅氯化铝絮凝剂(PASC ),PASC 比PAC 具有更好的除浊、脱色,残留铝含量低。
20世纪80年代末,美国汉迪化学品公司开发出一种新型絮凝剂碱式硅酸硫酸铝(PASS ),并于1991年在加拿大的魁北克省投产,市场情况极好。
PASS 是一种碱式多核羟基硅酸硫酸铝复合物,组成式为Al A (OH )B (SO 4)C (SiO x )D (H 2O )E ,其中A =1.0;B = 1.75～2.0;C = 1.30～1.12;D =0.005～0.1;0≤x ≤0.4;E >4(产品为水溶液时)。
复合物的碱度为40%～60%。
PASS 的成本约为明矾的2倍,但性能优越,经济效益好。
因PASS 含有较多的反应型铝,因而用量小,处理后残余铝少,能生成高密度的絮凝物,沉降迅速,所以很适合处理饮用水。
和其他无机絮凝剂相比,在冷水温度下(50υ)效力不变;和PAC 相比较,腐蚀性小,用于造纸工业更有利。
高宝玉等[8]研制了聚硅酸硫酸铁(PFSS )絮凝剂,发现高度聚合的硅酸与金属离子一起可产生更好的混凝效果。
将金属离子引到聚硅酸中,所得到的混凝剂其平均相对分子质量高达2×105,有可能在水处理中部分取代有机合成高分子絮凝剂以消除毒性。
通常铁离子和铝离子被用做偶联金属离子,偶联金属离子与硅酸的摩尔比可随不同的使用要求加以调整。
该研究采用较先进的方法测定ζ电位,并以ζ电位为依据,考察了PFSS 在进行水处理中的各种使用范围及条件,如Fe/SiO 2摩尔比在1.5左右,投加量为0.19mL/L (不同摩尔比的投加量不同),p H 值的范围在5～7之间,而且可以根据处理的对象不同,通过改变Fe/SiO 2摩尔比调整PFSS 的配方来取得良好的絮凝效果。
他们还研制了聚硅酸铝PSAA [9]在处理油田污水及煤井废水时,COD 去除率达98.2%,SS 去除率达99.4%,絮凝效果优于硫酸的改性聚合氯化铝PACS 。
吴早春等[10]利用磷酸根对聚合铝的强增聚作用,制成聚磷氯化铝PPAC ,PPAC 中产生新一类带高电荷的含磷酸根多核中间络合物,处理含油废水、有机废水时,Cr 3+去除率>90%,COD 去除率>80%,与使用PAC 相比,投药量少、反应快、絮团大、沉淀快。
1.4 无机-有机高分子絮凝剂复合使用[11]无机高分子絮凝剂对含各种复杂成分的水处理适应性强,可有效除去细微悬浮颗粒。
但生成的絮体不及有机高分子生成的絮体大。
单独使用无机絮凝剂投药量大,目前已很少这样使用。
与无机药剂相比,有机高分子絮凝剂用量小,絮凝速度快,受共存盐类、介质p H 值及环境温度的影响小,生成污泥量也少;而且有机高分子絮凝剂分子可带—COO -、—N H 、—SO 3、—OH 等亲水基团,可具链状、环状等多种结构,有利于污染物进入絮体,脱色性好。
许多无机絮凝剂只能除去60%～70%的色度,而有些有机絮凝剂可除去90%的色度。
由于某些有机高分子絮凝剂因其水解、降解产·008· 化 工 进 展 2002年第21卷 物有毒,合成产物价格较高,现多以无机高分子絮凝剂与有机高分子絮凝剂复合使用,或以无机盐的存在与污染物电荷中和,促进有机高分子絮凝剂的作用。
陈立丰[12]用实验证实无机-有机絮凝剂复合使用效果优于两者单独使用效果,先加无机絮凝剂,后加1/10的有机絮凝剂PAM处理高浊度水,悬浮物去除率大于99%,剩余浊度5～6μg/g。
赵立志等[13]用0.8mg/L自制阳离子丹宁絮凝剂与2000mg/L聚丙烯酰胺一起使用,处理油田钻井废水,COD去除率为91.6%,为三氯化铁(2400 mg/L)与PAM(10mg/L)的处理效果的90.8%。
王启山[14]用硫酸铝+碱式氯化铝+石灰+聚丙烯酰胺处理油田助剂厂废水,色度去除率大于98%。
由此可见,采用无机-有机高分子絮凝剂复合使用,其混凝效果极为显著。
2 有机絮凝剂无机絮凝剂虽然价格低廉,但效果较差,特别是在某些冶炼过程中,实质上是加入了杂质,故应用较少。
近20年来有机絮凝剂的使用发展迅速。
这类絮凝剂可分为天然高分子絮凝剂(褐藻酸、淀粉、牛胶)和人工合成高分子絮凝剂(聚丙烯酰胺、磺化聚乙烯苯、聚乙烯醚等)两大类。
由于天然聚合物易受酶的作用而降解。
因此越来越为不断降低成本的合成聚合物取代。
人工合成的有机高分子絮凝剂,最大的特点是可根据使用需要采用合成的方法对碳氢链的长度进行调节。
同时在碳氢链上可以引入不同性质的官能团。
有机高分子絮凝剂根据官能团的性质,可以分为阳离子、阴离子、非离子和两性等类型。
这些有效官能团可以强烈吸附细微颗粒,在微粒与微粒之间形成架桥作用。
表3列出了不同类型的高分子絮凝剂。
这种结构上的变化,构成了能满足形形色色需要的繁多产品。
还有针对不同处理对象制成单体含量不同和分子量不同的各种产品。
在水处理中,悬浮颗粒往往具有不同的电荷和粒径。
根据电性吸附原理,颗粒表面荷负电,则应采用阳离子或非离子型絮凝剂。