水处理无机絮凝剂研究进展

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1、水处理无机絮凝剂研究进展摘　要：介绍了水处理无机絮凝剂的种类，叙述了各种水处理无机絮凝剂的研究进展和应用。关键词：水污染防治工程；絮凝剂；综述；研究进展水是生命的起源，是人类和生物赖以生存的物质。目前世界水污染问题日趋严重，水处理问题也变得越来越严峻。絮凝沉淀法作为一种成本较低的水处理方法被广泛采用[1]。絮凝沉淀是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程。在水中投加混凝剂后，其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加。悬浮物的去除率不但取决于沉淀速度，而且与沉淀深度有

2、关。地面水中投加混凝剂后形成的矾花，生活污水中的有机悬浮物，活性污泥在沉淀过程中都会出现絮凝沉淀的现象。其水处理效果的好坏很大程度上取决于絮凝剂的性能，絮凝剂是絮凝法水处理技术的核心[2]。通常,絮凝剂可分为四类：①无机絮凝剂；②合成有机高分子絮凝剂；③天然高分子絮凝剂；④复合型絮凝剂[1]。其中无机絮凝剂因其应用广，成本低而得到较大规模的使用。无机絮凝剂主要有以下几类：1　无机盐类絮凝剂无机盐类絮凝剂主要分为铝盐和铁盐。19世纪末美国首先将硫酸铝用于给水处理。常用铝盐有硫酸铝、氯化铝和明矾；铁盐有氯化铁和硫酸铁等。铁盐形成的矾花比重大

3、，易沉降，处理低温浊水比铝盐好，适宜的pH值在5.0~11之间,较之铝盐的5.5~8要宽得多。但氯化铁溶液的腐蚀性强，易造成设备的腐蚀，而且处理后的水的色度比用铝盐时高[3~4]，Al3+在水中的高残留量会导致二次污染，进入人体后可诱发老年痴呆症、铝性骨病、铝性贫血症等。因此，目前常用铁盐类絮凝剂。2　无机盐聚合类絮凝剂(IPF)为了克服二次污染及腐蚀设备的问题，在20世纪60年代末开发出聚合氯化铝絮凝剂[5]。目前，日本、西欧聚合类絮凝剂的生产已达工业化和规模化，其生产占絮凝剂总产量的30%~60%。我国1983年也成功研制了聚合硫酸

4、铁并用于电厂水处理。无机高分子絮凝剂在我国已形成系列产品，但生产厂家大多规模不大，工业化程度不高，产品质量也不够稳定。可喜的是汤鸿霄等对聚铝和聚铁的溶液化学与形态研究已达世界水平[6]。近年，无机高分子絮凝剂的生产单位日渐增多，规模亦有所扩大。在我国絮凝剂市场上，无机高分子絮凝剂占絮凝剂总产量的80%。絮凝剂种类主要有：聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸氯化铝(PACS)、聚合硫酸氯化铝铁(PAFCS)、聚合硅酸铝(PASI)、聚合硅酸铁(PFSI)、聚合硅酸铁铝(PFASI

5、)、聚合硫酸硅酸铁(PFSS)和聚磷酸氯化铝(PPAC)等[6]。2.1　聚合氯化铝(PAC)在各类无机高分子絮凝剂中，聚合氯化铝产量最大，应用范围最广。其制备过程可以为：在一定量的AlCl3(2.5mol/L)溶液中加入适量经加热的去离子水溶解后的无水Na2CO3，再经物化处理得到PAC。其分子式为[Al2(OH)nCl6-n]m（其中n为1~5之间的任一整数，m为≤10的整数）。在PAC中，Al3+和Cl-的半径比能形成四次配位，具有一定的配位效应。同时与OH-具有相似的配位构型，能够出现羟氯铝配位体，电性影响相对减弱[5]。PAC

6、较稳定，对高浓度、高色度及低温水都有较好的混凝效果，它形成矾花快，且颗粒大而重，易沉淀，絮凝效果是传统铝盐的2~3倍.其适用pH值为5~9。广西某糖厂用该絮凝剂处理酒精废水，COD和色度去除率分别为91.6%和88%[7]。2.2　聚合硫酸铁(PFS)将定量的FeSO4、H2SO4、改性剂CP-2、促进剂PA-1及水一次性加入反应釜，搅拌反应10min即得PFS。也有用Fe2O3和稀硫酸（浓度>20%）在90～120℃，压力小于0.3MPa下反应1~5h就得到PFS。或使Fe3O4与40%的硫酸加热就能合成出PFS，其盐基度由硫酸的用量

7、控制[8]。其分子式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m，是一种多羟基多核络合体的阳离子型絮凝剂，可与水以任何比例快速混合。溶液中含有大量的聚合铁络合离子，能压缩双电层，降低Φ电位，使胶体微粒迅速凝聚，同时还兼有吸附架桥的絮凝作用，使微粒絮凝长大沉降。FPS广泛用于饮用水、工业废水、城市污水的处理，特别对高浊度废水处理效果显著，而对低浊度废水反而不及氯化铁[3]。2.3　聚合硫酸硅酸铁(PFSS)20世纪80年代加拿大汉迪公司制备出PFSS并应用于实际水处理中，絮凝效果良好。我国华北电力大学的许佩瑶用下述方法生产PFSS：在高速

8、搅拌状态下，向50ml聚铁溶液中，按硅铁比为1:20的比例缓慢滴入（聚硅酸用硅酸钠聚合而成）即可制得PFSS。在高温下避光熟化13h后用于造纸废水处理，具有絮凝能力强、絮体沉降速度快、淤泥量少、成本低的优点