長沙固特瑞闡述絮凝沉降法是最重要的水處理方法

作者：湖南固特瑞瀏覽量：9422 發布時間：2014-01-09

絮凝沉降法是最重要的水處理方法之一。鋁鹽絮凝劑在污水處理中一直發揮著極其重要的作用，是目前應用最為廣泛的的無機鹽類絮凝劑。鋁鹽絮凝劑的發展經歷了由低分子到高分子、由單一型向復合型轉化的過程。本文主要介紹了鋁鹽絮凝劑的進展及其前景。
1 低分子無機鋁鹽
　　低分子無機鋁鹽主要有硫酸鋁和氯化鋁，絮凝形態學把鋁化合物在溶液中水解聚合的形態分為3類：①Ala，包括快速絡合的自由離子、單體及初聚物；②Alb，包括慢速絡合的低聚和中等聚合物；③Alc，包括長時間難以絡合的高聚物及溶膠。其中Alb部分絮凝能力最強，而又尤以Al13O4(OH)247+為最優，它是起絮凝作用的主要活性物質。低分子鋁鹽的主要作用形態是初聚物、低聚物和凝膠沉淀物，它們的作用機理是：(1)電性中和和吸附架橋；(2)凝膠絮團粘結卷掃。低分子鋁鹽要達到絮凝要求所需要的用量較大，所以使用成本較高，且絮凝效果差。
2 高分子鋁鹽絮凝劑
　　20世紀30年代，美國、德國、前蘇聯、日本等國就陸續有化學家研究聚鋁，了解它們的組成和特性，發現其有更高的絮凝能力。到了60年代，日本的前田稔提出了幾種聚鋁的工業制造流程，肯定了聚鋁的絮凝能力高于硫酸鋁。此后聚鋁在日本水處理技術中迅速發展起來。聚鋁是一種高效的無機高分子，一般是指A13+鹽到Al(OH)3之間的一系列準穩態物質，即二鋁到十三鋁的羥基絡合物，其中Al3+與Al3＋可能出現共享羥基絡合物或共享氧基配位的結構特征。在凝聚-絮凝過程中，其主要作用機理是對水體顆粒物的電中和與吸附架橋兩種作用。隨著分子量的增加，吸附架橋作用被增強。
　　一般認為，在絮凝過程中投加鋁鹽絮凝劑后發生了金屬離子水解和聚合反應，以其水解和聚合產物與水體顆粒進行電中和脫穩、壓縮雙電層、吸附架橋或粘附卷掃和沉淀物網捕等作用，而生成粗大絮凝體加以分離去除，從而完成絮凝過程。因此，鋁鹽絮凝劑的形態與其帶電特性密切相關，陰、陽離子是影響鋁鹽形態分布及帶電特性的重要因素。所以新型聚鋁高分子研制的主要方向是向其引入其他離子，制備復合型絮凝劑，優化產物形態，改變帶電特性。
2.1 陽離子復合型絮凝劑
　　鐵鋁復合是具有代表性的陽離子復合型絮凝劑，即在PAC中引入Fe3+。田寶珍[7]等根據鐵具有極強的親OH-能力、而鋁的親OH-能力較弱的特點，合成了鋁鐵共聚復合絮凝劑——聚合氯化鋁鐵(PAFC)。鋁鐵復合后其性質不是單純的鋁系、鐵系聚合物的簡單混合，而是發生了化學反應，產生了共聚。高寶玉等人發現鋁鐵共聚物中既有以羥基橋聯的鋁聚合物,又有以羥基橋聯的鐵的聚合物。鐵鋁復合絮凝劑在一定程度上是FeCl3、PAC取長補短增效，處理高濁度水時，投加量僅相當于硫酸鋁或PAC的1/3左右。在相同投藥量下，除色率比單用硫酸鋁提高10.8％，且溫度、pH值適用范圍寬。采用PAFC處理造紙工業廢水，COD去除率達到90.58%，比PAC和聚合硫酸鐵(PFS)的COD去除率平均高出15%。
2.2 陰離子復合型絮凝劑
　　目前國內外研究較多的是將Cl-、SO42-、PO43-、OH-等陰離子引入鋁鹽絮凝劑合成聚合鋁化物。這些陰離子可以是單一的類型，也可以是復合的類型。聚硫酸鋁(PAS)中的陰離子是SO42-、HSO4-，由于SO42-空間尺寸較大，比較難于接近Al3+，配位效應很弱，可以簡單地看成與聚鋁離子形成離子鍵，其產品容易受環境的電性影響，因此PAS表現較差的儲存性，但有較大的脫穩能力。
　　對于Cl-，因空間尺寸較小，能接近Al3+，Cl-與Al3+能形成四配位，具有一定的配位效應，同時與OH-具有相似的配位體型，能夠出現羥氯鋁配位體，因此Cl-與聚鋁離子間不是單純的離子鍵，電性影響相對減弱，所以PAC穩定，貯存性能好，故聚鋁中最重要的品種就是PAC。
2.3 無機-有機復合型絮凝劑
　　復合絮凝劑目前研究較多的是無機-無機復合型，而無機-有機復合型絮凝劑的研究也正在進行。無機高分子絮凝劑在絮凝效果方面優于傳統的絮凝劑,但與有機高分子絮凝劑相比,在聚合度及絮凝效果方面較差。有機高分子絮凝劑具有用量少,絮凝速度快,受pH值及溫度影響小等優點,但是價格昂貴。將兩種絮凝劑復配使用,利用無機絮凝劑的高正電荷密度和有機高分子絮凝劑的橋連作用,兩者產生協同作用,能夠提高絮凝處理能力,既有兩者雙重的優點,又避免了兩者的不足。
3 鋁鹽絮凝劑的發展前景
　　目前，在水處理方面應用最廣泛的高分子絮凝劑是高分子鋁鹽和復合型無機高分子鋁鹽。無機高分子鋁鹽絮凝劑與傳統低分子鋁鹽相比具有較強的電中和能力、較大的分子質量、較強的吸附性能和相當的穩定性。基于對無機高分子絮凝劑作用機理的認識，近年來，研制和應用聚合鋁、鐵、硅及各種復合型絮凝劑又成為熱點，而且，聚合鋁鹽-有機高分子復配體系也越來越受到重視。筆者以為復合高分子鋁鹽是當今絮凝劑的研制趨向，它克服了傳統鋁鹽和聚合鋁鹽水解的不穩定性，改善了絮凝性能。

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