无机有机复合絮凝剂_牛丽娜

第15卷第1期2004年　3月水资源与水工程学报JournalofWaterResources&WaterEngineeringVol.15No.1Mar.,2004

无机有机复合絮凝剂

Discussiononinorganicandorganiccompositeflocculant

牛丽娜1,周文斌2

(1.东华理工学院环境工程系,江西抚州344000;2.南昌大学,江西南昌330029)

摘　要:就目前国内正热的无机有机复合絮凝剂的研究现状进行了论述,综合介绍了国内各种无机有

机复合絮凝剂的研制,并对其前景提出了自己的看法.

关键词:无机絮凝剂;有机絮凝剂;复合絮凝剂;水处理

中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1672-643X(2004)01-0059-05

NIULi-na1,ZHOUWen-bin2

(1.DepartmentofEnvironmentalEngineering,EastChinaInstituteofTechnology,Fuzhou,Jiangxi334000,China;

2.NanchangUniversity,Nanchang,Jiangxi330029,China)

Abstract:Theresearchconditionofinorganicandorganiccompositeflocculants,whichisthehighlightof

Chinaflocculantmanufacturefield,isdiscussedinthearticle.Thedevelopmentofvariouskindsofinorgan-

icandorganiccompositeflocculantsinourcountryisintroducedintegratedly,andopinionaboutitsprospect

isalsopresented.

Keywords:inorganicflocculant;organicflocculant;compositeflocculant;watertreatment

絮凝技术是目前国内外普遍用来提高水质处理

效率的一种既经济又简便的水处理技术,其关键问

题是絮凝剂的选择。根据化学成分,絮凝剂可分为无

机、有机、复合和微生物四大类。其中复合又可分为

无机复合,有机复合,有机无机复合三种,本文对有

机无机复合研究及应用现状进行了论述。

虽然无机高分子絮凝剂对各种复杂成分的水处

理适用性强,但生成的絮体却不及有机高分子絮凝

剂生成的絮体大,且投加量大。有机高分子絮凝剂正

好可以弥补这一缺点,因此若把二者结合起来,形成

无机-有机高分子复合絮凝剂,两种絮凝剂复合使

用,则效果更明显。文献[1]表明:无机絮凝剂加

PAM,处理高浊度水,悬浮物去除率大于99%,剩余

浊度5～6;丹宁与三氯化铁和聚丙烯酰胺一起使用,

处理钻井废水,COD去除率为91.6%;硫酸铝碱式

氯化铝加石灰再加聚丙烯酸胺处理油田助剂厂废

水,色度去除率大于98%。有机无机复合絮凝剂按无

机成份的不同可分为两大类,铝系和铁系。1　铝系无机有机复合混凝剂

1.1　铝与聚丙烯酰胺及其衍生物的复合

铝与聚丙烯酰胺复合而成的絮凝剂在国内应用

较多,是目前唯一的一种大量使用的无机有机复合

混凝剂。PAM具有非离子型的胺基,是一种水溶性

高分子化合物,在水中具有广泛的分布。如果有部分

水解生成带羧酸盐基的阴离子组分,被认为是更好

的絮凝剂。但PAM中和悬浮胶体所带负电荷的能

力不强。PAC是一种无机高分子化合物,在水中发

生水解聚合作用,生成具有高电荷的聚合羟基,具有

多种形态,这些多核羟基络合物具有较强的中和悬

浮颗粒所带负电荷的能力,促进其凝聚。但它的架桥

功能较弱,因而形成的絮体蓬松、沉降速度慢,这恰

是PAM的长处。两者结合,协同互补,而且具有增

效作用。潘贻军等[2]在1995年将PAM(聚丙烯酰胺)

与PAC,FeCl3,明矾,淀粉复合对长江水体中悬浮

颗粒进行处理,实验结果表明PAM与PAC复合所

收稿日期:2003-06-16作者简介:牛丽娜(1979—),女(汉族),山东菏泽人,2001年毕业于山东建筑工程学院。现为东华理工学院硕士研究生,研究方向为水污染控制。产生的相互协同增效作用是四组中最强的。将该絮

凝剂投入使用,在长江客轮上,利用40t/h净水器,

每航次为近千人提供足量的合格用水,全年约节约

处理费用8万元。在此之后,国内学者又对此类絮凝

剂进行了大量研究。魏娟明等[3]在无机高分子絮凝

剂聚合氯化铝(PAC)中引入有机高分子水解聚丙稀

酰胺(PHP),制备出一种复合絮凝剂JX-3。PAC和

PHP在其中可起到电性中和及絮凝桥架的双重作

用,使絮团紧密结合,提高絮凝效果,室内评价试验

表明JX-3处理含轻油污水效果优于PAC和聚丙稀

酰胺(PAM)。韩利华等[4]利用阳离子聚丙稀酰胺与

硫酸铝复合制成絮凝剂,选用十六烷基三甲基溴化

铵CTAB作为助凝剂,对废乳状切削液进行处理,

效果好,且投药量少,污泥量也少,经济实用。最佳絮

凝条件为:Al2(SO4)3󰀁18H2O用量为1g/L;PAM用

量为0.4g/L;CTAB为0.1g/L;pH值为7;温度为

40℃;搅拌速率为100r/min;搅拌时间为1min。蒋

林时等[5]以聚合氯化铝与阴离子化的聚丙烯酰胺复

配为优选,对含有引进美国Lubrizol公司专有的低

分子无灰剂生产装置所排出的废水与烷基苯磺酸钙

生产装置所排出的废水的T105废水进行处理,投加

量为聚合氯化铝大于200mg/L,阴离子化聚丙烯酰

胺(分子量在600～700万之间)在10～20mg/L之

间,取得较好效果。王春梅等[6]将PAC与PPA(聚多

胺)及MPAM(改性聚丙烯酰胺)复合对印染废水进

行处理既能显著脱色又能明显降低COD。

1.2　铝与二甲基二烯丙基氯化铵等高分子絮凝剂

的复合

作为一种水溶性阳离子聚合物,二甲基二烯丙

基氯化铵(DMDAAC)的均聚物(PDMDAAC)及其

共聚物具有正电荷密度高、水溶性好、分子量易于控

制、高效无毒、造价低廉等优点,因此被广泛应用于

石油开采、造纸、采矿、纺织印染、日用化工以及水处

理等领域,国外自20世纪50年代就对其进行了大量

的研究,并投入了大规模工业生产;我国对其研究起

步较晚,虽然实现生产工业化,但其产品性能与应用

范围与国外还存在着一定的差距。正因为如此,该类

物质的研究成为我国化学界研究的热点。尽管它造

价低廉。从目前国际市场来看,PDMDAAC比其它

阳离子聚合物价格低1～3倍,但价格相对于无机高

分子絮凝剂还是偏高,影响了其工业化进程。国内学

者将PDMDAAC系列絮凝剂与PAC复配,实现优

势互补,使絮凝效果更佳,处理成本更低,操作和后处理更简便。赵华章,高宝玉等[7]一直致力于此方面的研究,取得了显著成果。他们选用PDMDAAC和

P(DMDAAC—AM)两种样品,分别与工业PAC

(B=2.28)复配,固定有机絮凝剂的投加量,改变

PAC的投加量,试验了处理高岭土模拟水样的效

果,结果证明,PDMDAAC系列絮凝剂与PAC复配

后,剩余浊度的变化曲线发生了很大改变,在固定有

机絮凝剂投加量的情况下,剩余浊度随PAC投加量

的增大逐渐降低,而且降低到了不仅是PDMDAAC

系列絮凝剂,即使是PAC也从未达到的低点。这样

就可以在PAC低投量的情况下实现PAC高投量下

的絮凝效果,因此减小了药剂的使用总量,同时也减

小了产生的废渣量,从而简化了投加药剂和后处理

工艺,也降低了操作过程中的劳动强度。但在复配

时,要注意二者的配比,以及具体的投加工艺。

1.3　铝与壳聚糖等天然高分子絮凝剂的复合

壳聚糖又名氨基葡聚糖、脱乙酚壳多糖,是一种

天然的阳离子型高分子絮凝剂,在工业上已得到应

用,其中对含铜、锌、铬离子废水有比较好的处理效

果。但由于其价格昂贵,约4～5美元/公斤,一般很少

单独使用。为了在处理效率高的基础上降低处理费

用,广大科研工作者研究了一种复合型壳聚糖絮凝

剂,即引入聚合铝。壳聚糖分子链上分布着大量的游

离氨基,在稀酸溶液中质子化,从而使壳聚糖分子链

带上大量的正电荷,成为一种典型的阳离子型絮凝

剂,但其电中和能力较差,受pH影响大。在引入具

有较强电荷中和能力的PAC后,壳聚糖高分子链上

的正电荷与PAC的正电荷相叠加,增强了电中和能

力。另外,壳聚糖的分子链在已经脱稳的颗粒物之间

架桥,有利于较大絮体的形成,经絮体的卷扫作用增

强了去除水中微小颗粒的功能。复合絮凝剂的效果

大大优于单独使用壳聚糖的效果,无论是除浊还是

去除重金属离子都有投量少,絮体形成快,价格便宜

等优点。邵颖等[8]实验室制备壳聚糖复合絮凝剂,用

于炼铜废水的处理,不但除浊效果良好,更对重金属

的去除率高达97%以上。具体制法是将壳聚糖

(CTS)用1%HAC溶解配成1%CTS溶液将PAC配

成[Al2O3]=0.051mol/L的贮备液,待用。将CTS

溶液缓慢滴加到强磁力搅拌并微热的PAC至预定

的CTS/PAC比(体系中CTS与PAC的质量比,简

记为C/A),熟化一天后,配成一定铝浓度的溶液。

选取以PAC为主的C/A为0.2的复合絮凝剂,对含

Cu2+53mg/L,Zn2+56mg/L的重金属废水按重金

属废水的絮凝处理方法进行处理,选取最佳pH=5.

5,以含铝量3.5mg/L为投加量,对锌的去除率高达60 水资源与水工程学报 2004年