無(wú)機(jī)高分子混凝劑的發(fā)展

1、無(wú)機(jī)高分子混凝劑的開展摘要隨著環(huán)境污染的日益加劇，水資源的再生利用對(duì)現(xiàn)實(shí)社會(huì)具有深遠(yuǎn)的意義。傳統(tǒng)的永處理工藝已跟不上實(shí)際要求，研制和開發(fā)新型高效、經(jīng)濟(jì)的無(wú)機(jī)混凝劑，已成為一十重要與緊迫的研究課題。近十幾年來(lái)，無(wú)機(jī)高分子混凝劑(ip)的研究、開展受到了國(guó)內(nèi)外水處理界的廣泛重視。本文概括了無(wú)機(jī)高分子混凝劑的研制和開發(fā)現(xiàn)狀；介紹了聚合鋁、聚合鐵、聚合硅酸和復(fù)合型四種無(wú)機(jī)高分子混凝劑的混凝作用機(jī)理和應(yīng)用；并對(duì)無(wú)機(jī)高分子混凝劑今后的研究開展方向作出展望。關(guān)鍵詞無(wú)機(jī)高分子混凝劑混凝開展隨著全球化進(jìn)程的加劇。人類面臨著日益嚴(yán)重的全球性環(huán)境污染和資源枯竭的重大問(wèn)題。水處理劑在防止或消除污染，保護(hù)資源和環(huán)境方面

2、正起著越來(lái)越重要的作用。混凝是常規(guī)水處理工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，混凝劑的優(yōu)劣直接髟響到混凝效果。無(wú)機(jī)高分子絮凝劑自60年代開發(fā)以來(lái)，因其絮凝效果較好，價(jià)格相應(yīng)較低，而有逐步取代傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽等無(wú)機(jī)絮凝劑，成為主流水處理劑的趨勢(shì)。在我國(guó)絮凝劑市場(chǎng)上，傳統(tǒng)絮凝劑的用量?jī)H占20，而無(wú)機(jī)高分子絮凝擲的用量那么占80以上。近年來(lái)，這類絮凝劑的研制和應(yīng)用正成為熱點(diǎn)，專利產(chǎn)品也有逐年增加的趨勢(shì)。一、傳統(tǒng)混凝劑與無(wú)機(jī)高分子混凝劑的混凝機(jī)理傳統(tǒng)絮凝劑在投藥后主要經(jīng)過(guò)水解和吸附過(guò)程，在濃溶液中的化合態(tài)主要是單體初聚物a11-3投入水中后發(fā)生水解，向生成初聚體和低聚體816-8方向開展或直接生成al(h)3,。這些

3、低聚體以及沉淀物吸附在顆粒物的外表。發(fā)揮電中和及粘結(jié)架橋或卷掃作用。而高質(zhì)量的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑與顆粒物的吸附實(shí)際是外表絡(luò)合配位作用，外表羥基將會(huì)適當(dāng)補(bǔ)充其未飽和位，吸附在外表后，仍會(huì)從溶液申汲取羥基。繼續(xù)其水解沉淀過(guò)程，直到飽和成為氫氧化物沉淀凝膠，與顆粒物一起生成絮團(tuán)。因此，無(wú)機(jī)高分子的凝聚絮凝機(jī)理實(shí)際是外表絡(luò)合與外表沉淀過(guò)程。傳統(tǒng)絮凝劑作用機(jī)理是絮凝劑投入水中后，經(jīng)水解而全部水解生成氫氧化鋁沉淀，實(shí)際是帶電荷的氫氧化鋁凝膠吸附在顆粒物外表發(fā)揮凝膠絮凝作用。無(wú)機(jī)高分子的作用機(jī)理那么與此不同。它們是投入水中后主要以al1-3直接吸附在顆粒物外表。在外表上繼續(xù)水解而轉(zhuǎn)化為沉淀，由此進(jìn)展電中和及牯

4、結(jié)架橋的凝聚絮凝作用，因此，無(wú)機(jī)高分子的絮凝計(jì)算形式應(yīng)是建立在外表絡(luò)合及外表沉淀的根底上。二、無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的研制和開發(fā)現(xiàn)狀無(wú)機(jī)高分子絮凝劑傳統(tǒng)上可分為聚合鋁、聚合鐵、聚合硅酸以及復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑四大類，但按照水中膠粒所帶電荷種類也可以將其分為陽(yáng)離子型、陰離子型和假設(shè)干復(fù)合系列。無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的研制與開發(fā)大致經(jīng)歷了以下4十階段；聚合鋁、聚合鐵或聚硅酸；在聚臺(tái)鋁、聚合鐵或聚硅酸中引入單種金屬離子al或fe；在聚合鉬、聚合鐵或聚硅酸中同時(shí)引入兩種金屬離子al和f：在聚合鋁、聚合鐵或聚硅酸中引入多種金屬離子al、fe、n、a等。改性的目的是引入某些高電荷離子以進(jìn)步電荷的中和才能，引入羥基、

5、磷酸根等以增強(qiáng)配位絡(luò)合才能，從而到達(dá)改善其絮凝效果的目的。聚合鋁的缺點(diǎn)是在熱力學(xué)上不穩(wěn)定而失去活性。為保證其有適宜的儲(chǔ)存性能租適度的穩(wěn)定性，必須控制適當(dāng)?shù)膲A化度和聚臺(tái)度成參加穩(wěn)定增效劑。尤其是活性鋁，毒性較大，同時(shí)聚鋁制備方法不完善，致使較多水解鋁的徽細(xì)顆粒存在于溶液中，這在一定程度上限制了聚合鋁的使用。通過(guò)改善混凝反響條件，延長(zhǎng)慢速混凝時(shí)間，能有效降低水中鋁的含量。對(duì)聚鐵來(lái)說(shuō)，其鹽基度越高，分手聚合度越大，形成的羥基配合物就具有更多的電荷和更大的外表積，絮凝性能也就更好。因此制備聚合鐵時(shí)，鹽基度的控制是一個(gè)關(guān)鍵因素。聚硅酸對(duì)細(xì)泥類懸浮物有加速沉淀的作用，其最大缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，在溶液中能自行聚

6、臺(tái)成不溶于永的高聚物，只能現(xiàn)配現(xiàn)用，而向硅酸溶膠中參加某些金屬離子，可以阻止或減緩硅酸縮聚時(shí)間，同時(shí)也可以延長(zhǎng)聚硅酸的存入時(shí)間，但還無(wú)法制備出聚硅酸金屬鹽混凝劑的固體產(chǎn)品。使其應(yīng)用范圍大大受到了限制。無(wú)機(jī)復(fù)合型高分子絮凝劑中由于引入其它離子，尤其是高電荷離子，其聚合度和電荷中和才能大大加強(qiáng)，絮凝性能遠(yuǎn)優(yōu)于聚硅酸或單獨(dú)的聚金屬離子。其缺點(diǎn)是制備過(guò)程操作技巧性比擬強(qiáng)，產(chǎn)品本錢也鞍高。與無(wú)機(jī)高分子絮凝劑相比，有機(jī)高分子絮凝劑投加量少。絮凝速度快，受共存鹽類、ph和溫度等周圍環(huán)境影響?。毫硗?，有機(jī)高分子絮凝劑分子所帶的nh、s3，等具有鏈狀、環(huán)狀等多種構(gòu)造的親水基團(tuán)，有利于污染物進(jìn)人絮凝體，脫色性好。

7、但有機(jī)高分手絮凝劑的水解或降解產(chǎn)物多有毒，而且價(jià)格較高。而無(wú)機(jī)一有機(jī)高分子絮凝劑連用正好可以綜合二者的優(yōu)點(diǎn)，因此無(wú)機(jī)一有機(jī)復(fù)合型應(yīng)用前景廣闊。三、各類無(wú)機(jī)高分子混凝劑的混凝作用機(jī)理及應(yīng)用1、聚合鋁混凝作用機(jī)理聚合鋁包括聚合氯化鋁和聚合硫酸鋁。聚合鋁實(shí)際上是一種多鋁多羥基絡(luò)合物，它是一條件控制下鋁鹽的水解聚合沉淀過(guò)程的中間產(chǎn)物。在水解過(guò)程中，鋁由單體逐步聚合，其形態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程為：a13+a12(h)4+2a17(h)5+16al1304(h)7+24水處理中聚合鋁的混凝作用機(jī)理是：以其水解產(chǎn)物對(duì)水中顆粒或膠體污染物進(jìn)展電中和和脫穩(wěn)，吸附架橋或牯附卷掃而生成粗粒絮凝體再加以別離去除。對(duì)混凝過(guò)程中起主

8、要作用的因素是藥劑投加置。ph值和顆粒外表積濃度等參數(shù)。應(yīng)用聚合鋁，特別是聚合氯化鋁具有絮凝體形成快、沉降迅速、混凝效果好、污泥脫水容易、對(duì)原水性質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng)、適宜的范圍寬、用量孝腐蝕孝本錢低等優(yōu)點(diǎn)。因此廣泛地應(yīng)用于給水凈化、廢水處理以及鑄造、輕工、醫(yī)藥、機(jī)械等方面。2、聚合鐵混凝作用機(jī)理鐵系無(wú)機(jī)高分子混凝劑主要有聚合硫酸鐵和聚合氯化鐵，其中聚合硫酸鐵是主要的品種。聚合鐵是一種多核多羥基絡(luò)合物，是一定條件下鐵鹽的水解聚合沉淀過(guò)程的中間產(chǎn)物。聚合鐵的混凝作用機(jī)理較復(fù)雜，這是因?yàn)閒e3+有很強(qiáng)的水解聚合沉淀趨勢(shì)。其混凝效果由一系列水解、聚合過(guò)程所支配，其獨(dú)特的混凝性能是由于它在水溶液中存在著fe

9、2(h)33+、fe2(h)24+、fe3(h)63+等絡(luò)合離子，通過(guò)羥基架撟作用，生成多核絡(luò)離子聚合物。分子量達(dá)105。這些絡(luò)合物進(jìn)一步水解，產(chǎn)物通過(guò)吸附、交聯(lián)、架橋作用，使膠體顆粒凝聚。同時(shí)中和水中顆粒及膠體污染物電荷，壓縮膠粒的雙電層，降低膠體電位，使皎體脫穩(wěn)；此外fe3+水解最終產(chǎn)物為fe(h)3沉淀，其絮狀沉淀有較大外表積，約為20010002g，因此還有沉淀網(wǎng)捕作用。應(yīng)用聚合鐵混凝劑具有較強(qiáng)的除濁，去除d及重金屬離子的才能，同時(shí)還具有脫色、脫臭、脫水等功能。其適宜的ph范圍廣，絮凝體比重大沉降迅速，在低溫時(shí)也有較好的處理效果，因此它廣泛應(yīng)用于給水凈化，廢水處理及造紙、印染、皮革、冶

10、金、食品、化工等行業(yè)。3、聚合硅酸混凝作用機(jī)理聚合硅酸是用酸或酸性反響的鹽或氣體，對(duì)水玻璃的稀溶液進(jìn)展局部中和而制成的，是硅酸聚合到一定程度的中間產(chǎn)物。聚硅酸在通常條件下組分帶負(fù)電荷，屬陰離子型無(wú)機(jī)高分子物質(zhì)，而水中肢體粒子外表一般也帶有負(fù)電荷，因此聚硅酸對(duì)水中的膠粒不具有電中和作用，它對(duì)膠體的絮凝是通過(guò)吸附架橋使柆子粘連完成的。應(yīng)用聚硅酸可作為混凝劑或助凝劑使用，具有原料來(lái)源廣、無(wú)毒、本錢低、聚合方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)細(xì)泥類懸浮物還有加速沉淀作用。但其穩(wěn)定性差，在溶液中能自行聚合形成不溶于水的高聚物，必須在使用前臨時(shí)配制，因此它在實(shí)際凈水處理過(guò)程中的應(yīng)用受到了很大限制。4、復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子混凝劑

11、為了進(jìn)一步進(jìn)步混凝劑的凈水才能。改良產(chǎn)品質(zhì)量，人們研制了復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子混凝劑。聚合鐵、聚合鋁等無(wú)機(jī)高分子混凝劑本錢高，某些場(chǎng)合處理效果不理想等缺點(diǎn)。而研究發(fā)現(xiàn)某些金屬離子(如a13+、fe3+)對(duì)聚硅酸的混凝作用有很大的影響，能增加形成絮體體積。進(jìn)步其低溫混凝效果；此外金屬離子還能延緩硅酸的膠凝，改變聚硅酸的穩(wěn)定性能，這樣就有可能研制出新型聚硅酸混凝劑。于是人們開發(fā)了含鐵鋁離子的聚硅酸混凝劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，這種新型混凝劑是一種優(yōu)良的水處理劑，其混凝性能優(yōu)于其它傳統(tǒng)無(wú)機(jī)高分子混凝劑且本錢較低，是一種有開展前途的混凝劑。四、無(wú)機(jī)高分子混凝劑的研究開展方向隨著經(jīng)濟(jì)的開展和人們生活程度的進(jìn)步，工業(yè)和城市生活污水的水質(zhì)變得越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)水處理劑復(fù)合功能的要求也越來(lái)越高，迫切要求開拓混凝劑的消費(fèi)視野和應(yīng)用范圍。通過(guò)引入其它離子或參加助凝劑的方法來(lái)制備多功能復(fù)合型絮凝劑將是這類絮凝劑研制和開發(fā)的主要方向。新型復(fù)合型絮凝劑應(yīng)能合適多變的水質(zhì)(ph、d、懸浮物等的波動(dòng))，還具有殺菌、脫色、除d、緩蝕等功能中的一種或幾種，如絮凝殺菌劑、絮凝緩蝕阻垢劑等。我國(guó)在這方面已經(jīng)有成功的先例。在聚合鐵鋁鉀中參加適量的蘇打和漂白粉等制成水質(zhì)凈化消毒劑，能有效地除去工業(yè)廢水等廢水中的懸浮物，還可以殺菌，降低dr