絮凝剂的概念

絮凝剂

理论基础是;“聚并”理论，絮凝剂主要是带有正电（负)性的基团中和一些水中带有负(正）电性难于分离的一些粒子或者叫颗粒，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒，集中，并通过物理或者化学方法分离出来。一般为达到这种目的而使用的药剂，称之为絮凝剂。

主要分为两大类别：铁制剂系列和铝制剂系列，当然也包括其丛生的高聚物系列。絮凝剂有不少品种，其共通特点是能够将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块。

絮凝剂简述如下：

无机絮凝剂

1.1 无机絮凝剂的分类和性质

无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两大类；铝盐以硫酸铝、氯化铝为主，铁盐以硫酸铁、氯化铁为主。后来在传统的铝盐和铁盐的基础上发展合成出聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等新型的水处理剂，它的出现不仅降低了处理成本，而且提高了功效。这类絮凝剂中存在多羟基络离子，以OH-为架桥形成多核络离子，从而变成了巨大的无机高分子化合物，相对分子质量高达1×105。无机聚合物絮凝剂之所以比其他无机絮凝剂能力高、絮凝效果好，其根本原因就在于它能提供大量的如上所述的络合离子，能够强烈吸附胶体微粒，通过粘附、架桥和交联作用，从而促使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了Zeta电位，使胶体粒子由原来的相斥变成相吸，破坏了胶团的稳定性，促使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，而且沉淀的表面积可达(200-1000)m2/g，极具吸附能力。也就是说，聚合物既有吸附脱稳作用，又可发挥黏附、桥联以及卷扫絮凝作用。

1.2 改性的单阳离子无机絮凝剂

除常用的聚铝、聚铁外，还有聚活性硅胶及其改性品，如聚硅铝(铁)、聚磷铝(铁)。改性的目的是引入某些高电荷离子以提高电荷的中和能力，引入羟基、磷酸根等以增加配位络合能力，从而改变絮凝效果，其可能的原因是：某些阴离子或阳离子可以改变聚合物的形态结构及分布，或者是两种以上聚合物之间具有协同增效作用。

絮凝剂性能参数

絮凝剂是甘蔗糖厂普遍使用的药剂，用以加速蔗汁沉降和提高清汁质量。近年来，国内外糖业界籍助于现代絮凝剂的良好性能，研究开发了多种新的气浮清净工艺流程，显著地提高了制糖工业的科技水平。絮凝剂的品种和性能也有很大的发展与提高，它在制糖工业中发挥着越来越重要的作用。

1、絮凝剂的种类

絮凝剂有不少品种，其共通特点是能够将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块。它们都是含有大量活性基团的高分子有机物，主要有三大类：

１、以天然的高分子有机物为基础，经过化学处理增加它的活性基团含量而制成。

２、用现代的有机化工方法合成的聚丙烯酰胺系列产品。

３、用天然原料和聚丙烯酰胺接枝(或共聚)制成。

某些天然的高分子有机物例如含羧基较多的多聚糖和含磷酸基较多的淀粉都有絮凝性能。用化学方法在大分子中引入活性基团可提高这种性能，如将一种天然多糖进行醚化反应引入羧基、酰胺基等活性基团后，絮凝性能较好，可加速蔗汁沉降。

将天然的高分子物质如淀粉、纤维素、壳聚糖等与丙烯酰胺进行接枝共聚，聚合物有良好的絮凝性能，或兼有某些特殊的性能。国内研制的一些产品，曾在几个糖厂试用，有较好效果。

目前在国内外糖厂使用最广泛的絮凝剂，是合成的聚丙烯酰胺系列产品，它们的发展提高较快，在制糖工业的多种流程中普遍使用。

聚丙烯酰胺(polyacrylamide)，常简写为pam(过去亦有简写为php)。糖厂近年使用的各种pam，实质上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸钠经过共聚反应生成的高分子产物，有一系列的产品。

丙烯酰胺的分子式为：ch2 = ch－conh2

丙烯酸钠的分子式为：ch2 = ch－coona

聚合物的分子式为：

conh2

coona

—— ch2－ ch—— —— ch2－ ch—— ——

m n

式中的m与n分别代表丙烯酰胺与丙烯酸钠的相对数量。它们的比例对聚合物的性质有很大的影响。通常将n对(m+n)的百分比称为阴离子度或羧基比率，以前通常称它为水解度：

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对微生物絮凝剂活性影响因素的探讨

作者：鲁国茂

来源：《武汉科技报·科教论坛》2013年第11期

【摘 要】絮凝剂是混凝水处理工艺的核心，然而传统的无机及有机絮凝剂存在着用药量大，并易产生二次污染的缺点；相比之下，微生物絮凝剂主要成分为多糖或蛋白质，具有可生物降解及较高的絮凝活性，因而成为了絮凝剂领域研究的热点。

【关键词】微生物；絮凝剂；活性

一、引言

絮凝剂又称沉降剂，是一类可使溶液中不易沉降的固体悬浮颗粒凝集、沉淀的物质。絮凝技术是目前国内外用来提高水质处理效率的一种既经济又简便的水处理技术。絮凝剂包括有机合成絮凝剂、无机絮凝剂和微生物絮凝剂等多种，其中微生物絮凝剂是利用生物技术，通过生物发酵、抽提、精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒、廉价的水处理剂。微生物絮凝剂是天然高分子絮凝剂的重要种类，它是微生物在特定培养条件下，其生长代谢至一定阶段产生的具有絮凝活性的代谢产物和菌体。其主要活性成分是具有两性多聚电解质的蛋白质、多糖、纤维素等。按照来源不同，微生物絮凝剂主要可分为三类：1.直接利用微生物细胞的絮凝剂，如某些细菌、放线菌、真菌和酵母。2.利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂。3.利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂。微生物细胞分泌到细胞外的代谢产物，主要成分为多糖及少量多肽、蛋白质、脂类及其复合物。这种分泌到细胞外的具有絮凝活性的高聚物称为细胞外生物高聚物絮凝剂（EBF）。

二、絮凝活性的影响因素

一般来说，相对分子量大的EBF在絮凝过程中有更多的吸附点和更强的桥联作用，因此有更高的絮凝活性。克氏杆菌产生的絮凝剂分子量超过2×106，协腹产碱杆菌产生的絮凝剂分子量达到2.2×106。一些特殊基团由于在絮凝剂中充当颗粒物质的吸附部位或维持一定的空间结构，对絮凝活性有很大的影响，用高锰酸钾处理Asp絮凝剂的已糖胺多聚物部分，使其氧化而释放出氧，活性就消失。絮凝活性也与细胞表面疏水性有关，处于对数生长后期的细胞，表面疏水性增强，其絮凝活性升高。处理污水可降低微生物絮凝剂的细胞表面疏水性，其絮凝性能会明显下降，而聚合阳离子却可增强细胞表面的疏水性，从而可提高细胞的絮凝活性。

絮凝剂的选择方法

絮凝与沉淀:

1、 搅拌试验

将试样倒入一烧杯中，加入适量高分子絮凝剂溶液，以每分钟100-120转的速度作缓慢搅拌。停止搅拌操作，观察沉淀速度及上清夜的透明度。

2、 量筒试验

将试样倒入一带有塞子的量筒内。加入适量高分子絮凝剂溶液，以固定的时间间隔，将量筒上下颠倒10-20次。测量絮状物沉淀速度，并分析上部清夜。

气浮处理:

3、 加压气浮试验

将废水倒入一量筒内，加入适量高分子絮凝剂溶液。经搅拌絮凝剂之后，由底部导入3kg/㎡PD加压溶气水，然后对絮状物的上升状态、气浮速度、浮渣体积及处理后水质进行测定。

离心式脱水：

4、 过滤试验

在污泥中加入适量高分子絮凝剂溶液，用CST搅拌器作高速搅拌，观察絮体性状。再用60目滤网做重力过滤，测定其滤水性。

5、 离心式分离试验

将过滤试验后的污泥置于一篮型或沉淀管型离心机内，进行离心操作，然后测量残留滤饼中水分。

挤压式脱水：

6、 挤压式脱水

将过滤试验所得的污泥置于两块滤布之间，再将其置于装置内并逐渐加压脱水，然后测滤饼的含水率和滤液中的悬浮固体，并检查滤布之间滤饼的剥离性能。

真空脱水:

7、 薄片试验

将薄片置于用高分子絮凝剂絮凝后的污泥中，以降压方式进行脱水，然后测量滤饼的含水率和滤液的含固率。