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全自动反冲洗过滤器水处理絮凝剂的开发与应用
全自动过滤器水处理絮凝剂的开发与应用
0.引言
絮凝沉降法依靠絮凝剂使溶液中的溶质、胶体或悬浮物颗粒凝聚为大的絮凝体，从而实现固液分离，由于其经济高效的特点，目前已广泛用于饮用水处理、废水处理、食品、化工、环保、发酵工业等诸多X域。围绕絮凝剂的开发，人们对絮凝机理作了大量深入的研究，先后提出了胶体化学理论，电中和吸附凝聚、吸附架桥理论以及微涡旋混凝动力学理论，高分子絮凝剂及其理论等。随着界面电位计算体系和表面络合模式的发展，人们开始把表面络合、表面沉淀概念和定量计算方法引入絮凝机理研究之中。介绍了目前常用的水处理絮凝剂，通过对其各自絮凝机理、特点和应用现状进行分析，从而得出今后絮凝剂的研究方向和发展前景。
1.絮凝剂的机理和特点分析
目前普遍应用的絮凝剂包括无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂及复合型絮凝剂等几大类，由于其特点、造价、絮凝机理等方面均有不同，所以它们具有不同的应用环境。
1.1无机絮凝剂
无机絮凝剂也称凝聚剂，由于它不但具有良好的凝聚效果和脱色能力，而且操作简便，所以它被广泛应用于饮用水、工业水的净化处理、地下水以及废水淤泥的脱水处理中。无机絮凝剂经历了从单一品种到多品种，从低分子的铝(铁)盐到高分子的聚合铝(铁)，从单一的聚合铝(铁)向多元的聚合铝铁的发展过程。以相对分子量为划分依据，无机絮凝剂又可分为低分子体系和高分子体系两大类。
1.1.1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。铝盐中主要有硫酸铝、明矾、铝酸钠；铁盐主要有三氯化铁、硫酸亚铁和硫酸铁等。其中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、形成大而中的絮体、沉降性能好、对温度、水质和pH的适应范围广等X点，但其腐蚀性较强，且有刺激性气味，操作条件差。因此，尽管无机低分子絮凝剂经济、用法简单，但由于其在水处理过程中存在的用量大、残渣多、有异味等诸多问题，已逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。
1.1.2无机高分子絮凝剂
近年来高分子絮凝剂的发展趋势主要是向聚合铝、聚合铁、聚合硅及各种复合型絮凝剂方向发展，并已逐步形成系列，其中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(SC-PAFC)等。无机高分子絮凝剂由于絮凝效果好、价格相对较低，现已逐步成为主流絮凝药剂。
1.2有机高分子絮凝剂
有机高分子絮凝剂是20世纪60年代开始使用的X二代絮凝剂。与无机高分子絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂具有用量少，絮凝速度快，受共存盐类、污水pH值及温度影响小，生成污泥量少，节约用水，并且容易处理等X点，因而有着广阔的应用前景。有机高分子絮凝剂主要是通过吸附作用将水体中的胶粒吸附到絮凝剂分子链上，形成絮凝体。它的絮凝效果受其分子量大小、电荷密度、投加量、混合时间和絮凝体稳定性等因素的影响。目前有机高分子絮凝剂主要分为合成有机高分子絮凝剂和天然改性高分子絮凝剂两大类。
1.2.1合成有机高分子絮凝剂
合成有机高分子絮凝剂以聚乙烯、聚丙烯类聚合物及其共聚物为主，尤其聚丙烯酰胺(PAM)的应用X多，占有机高分子絮凝剂的80%左右。聚丙烯酰胺有非离子型、阳离子型和阴离子型三种，它们的分子量均在50～600万之间，其中X多为季胺盐类，但这类絮凝剂存在着一定量的残余单体丙烯酰胺，不可避免地带来了毒性，因而使其应用受到了限制。
1.2.2天然改性高分子絮凝剂
天然高分子物质具有分子量分布广、活性基团点多、结构多样化等特点，易于制成性能X良的絮凝剂，但由于其电荷量密度较小，分子量较低，且易发生生物降解而失去其絮凝活性，所以天然高分子絮凝剂的使用远小于合成的有机高分子絮凝剂。针对天然高分子絮凝剂的不足对其进行经改性后，可使它具有选择性大、无毒、价廉等显著特点。改性后的天然高分子絮凝剂按原料来源的不同，可分为淀粉衍生物、纤维素衍生物、植物胶改性产物、多糖类及蛋白质改性产物等几大类。在众多天然改性高分子絮凝剂中，淀粉来源广，价格低廉，产物完全可被生物降解，可在自然界中形成良性循环；
1.3微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是通过发酵、提取、纯化而获得的一种安全、高效、无毒、无二次污染、能自行降解、使用范围广的新一代絮凝剂。微生物絮凝剂主要有微生物细胞和微生物细胞分泌产物两种。微生物产生的絮凝剂物质为多糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子化合物，分子量多在105Da以上。微生物絮凝剂功能的发挥与其结构密切相关，如线性结构利于吸咐胶体颗粒形成大的絮块，而交联和支链结构会因空间位阻使吸咐效率降低。
1.4复合型絮凝剂
复合型絮凝剂是一种新型高效环保型复合式水处理剂，它改变了水处理X域传统的单一处理方式，降低成本和对环境的影响。
从化学组成上来看，复合型处理剂可分为无机有机复合絮凝剂和微生物无机复合型絮凝剂两大类。无机有机复合絮凝剂具有适应范围广，pH值适应性大，对低浓度或高浓度水质、有色废水、多种工业废水都有良好的净水效果，而且污泥脱水性好等特点。复合型絮凝剂的复配机理主要与协同作用有关：一方面污水杂质为无机絮凝剂所吸附，发生电中和作用而凝聚;另一方面又通过有机高分子的桥连作用，吸附在有机高分子的活性基团上，从而网捕其它的杂质颗粒一同下沉，起到X于单一絮凝剂的絮凝效果。
2．常用絮凝剂的比较
通过上述常用絮凝剂的基本原理和特点进行分析，对比其各自的X缺点，可总结得出以下几点：
2．1无机絮凝剂在使用过程中存在投加量大、产生的污泥量大、絮体较松散、含水率很高、污泥脱水困难、残留在水中的铝离子会导致二次污染、铁离子会对设备有腐蚀作用、运行费用高等诸多缺点，从而制约了其发展。
