无机高分子絮凝剂的研究与应用

研究成果及存在的问题
聚合氯化铝（PAC）
铝系无机高分子絮凝剂使用最普 遍的还是PAC，易快速形成大的矾花， 沉淀性能好。适宜的PH值范围较宽， 水温低时，仍可保持稳定的沉淀效果， 对设备侵蚀作用小。 但是，铝始终属于低毒物质，经 多种渠道进入人体累计后，会破坏机 体的生理功能，出现铝性脑病、铝性 贫血等疾病，对人体危害极大。
研究成果及存在的问题
聚合硫酸铁（PFS）
铁系无机高分子絮凝剂使用最普遍 的为PFS，它不仅安全无毒，可避免二次 污染，而且具有混凝能力强、矾花大、 沉降快、尤其在低温条件下，铁盐的混 凝效果明显优于铝盐。 但是其聚合时酸性强，对设备要求 抗酸性，有时处理后的水带橙黄色,存在 色度问题，而且水解聚合速度极絮凝剂在水处理 中的研究与应用
汇 报 人：许 艾 宾 指导老师：王利平教授 2010年11月13日
内
引言
容
无机高分子絮凝剂的研究现状及分析 无机高分子絮凝剂的应用 展望
引
军山湖蓝藻事件
言
武汉中山公园
珊溪水库藻类污染
太湖蓝藻事件
湖泊原水的特点及治理
蓝藻可在短时间内迅 速繁殖，使水体透明度显 著下降。某些藻类本身含 有藻毒素，通过食物链不 断富集，将加速人脑神经 退化、肌肉萎缩，加大老 人痴呆症发病风险，其中 微囊藻毒素毒性非常强， 将严重损害人的肝脏，导 致肝癌。
研究成果及存在的问题
聚硅酸（PS）
聚硅酸在聚合过程中分子量 不断的增大，相互交连形成网状， 吸附架桥能力增强，因此具有很 好的絮凝效果。 但是在聚合过程中容易发生 自聚反应而析出胶凝，失去絮凝 性能，所以由于其不稳定性，其 应用性受到了极大的限制。
含单种金属离子的聚合硅酸盐絮凝剂
聚硅酸铝和聚硅酸硫酸铁是上世纪80年代和90年代开 始研制的无机高分子絮凝剂。
展
1.
发展方向 待处理的水往往是 一种复杂、稳定的分 散体系，单一的絮凝 剂往往无法满足处理 的需要，复合无机高 分子絮凝剂的研制是 一种必然的趋势。
望
2.
研究方向 无生物毒性，无 色度问题，制备工 艺简单，混凝效果 好，稳定性好以及 廉价的复合无机高 分子絮凝剂，将成 为今后的研究方向。
3.
研究热点 当前絮凝剂新 产品的研制发展 很快，但其絮凝 机制的研究却相 对滞后，应加大 絮凝机制的研究 力度。
对于蓝藻的快速处理， 目前普遍认为用无毒絮凝 剂沉降的物理方法是最佳 选择之一，特别是当蓝藻 大规模爆发时，絮凝除藻 则更具有优势，但是传统 的无机絮凝剂往往效果并 不理想，这就要求我们对 高效廉价的复合高分子无 机絮凝剂进行研究。
无机高分子絮凝剂的研究现状及分析
铝系无机高分子絮凝剂 铁系无机高分子絮凝剂 聚硅酸无机类絮凝剂
铁系无机高分子絮凝剂
学术界对铁系絮凝剂的研究基本上与铝系同时进 行，该类絮凝剂基于廉价的三氯化铁和硫酸铁，因
发 展 简 史
此倍受学者们的青睐。 土壤科学家Matterson早在20世纪30年代的电泳 研究中就已经指出铁盐水解产物具有混凝作用。 目前，铁盐类混凝剂使用最普遍的是聚合硫酸铁 （PFS）。
发 展 简 史
为解决聚硅酸作助凝剂存在二次投加的问题，就出现 了金属盐聚硅酸絮凝剂。 少量金属离子的加入，可以延缓硅酸胶凝，而且能使 絮凝体的体积增大，低温絮凝效果得到改善。 常见的有：聚硅酸铝、聚硅酸硫酸铁等。
研究成果及存在的问题
含单种金属离子的聚合硅酸盐絮凝剂研究比较多的 有聚硅酸铝（PASC）、聚硅酸硫酸铁（PFSC）等，通 过实验研究发现其絮凝效果明显好于PAC等传统无机高 分子絮凝剂，而且延缓聚硅酸胶凝。 虽然絮凝效果提升了，但是仍没有解决其生物毒性 和残留色度等问题。
含两种金属离子的聚合硅酸盐絮凝剂
若在聚硅酸中同时引入A1、Fe两种金属离子，制成聚 硅酸铝铁絮凝剂，则药剂不仅具有吸附架桥和电中和作用，
发 展 简 史
而且能充分发挥铝、铁絮凝剂的优点，减弱彼此的弱点。 常见的有：聚硅酸铝铁、聚硅酸硫酸铝镁等。
研究成果及存在的问题
聚硅酸铝铁（PSFA）
含两种金属离子的聚合硅酸盐絮凝 剂常见的有聚硅酸铝铁（PSFA)，聚硅 酸铝锌(PSZAS)等。异核金属离子的交 错排列能形成更长、更稳定的分子链， 增加其聚合度和分枝程度，提高了其 网捕作用，从而具有更好的絮凝效果。 虽然异核金属离子的引入减弱了铝 离子的生物毒性和铁离子的残留色度 等问题，但是该问题依然存在。
聚硅酸无机类絮凝剂
聚硅酸絮凝剂 含单种金属离子的聚合硅酸盐絮凝剂 含两种金属离子的聚合硅酸盐絮凝剂 含多种金属离子的聚合硅酸盐絮凝剂
聚硅酸絮凝剂
聚硅酸最早是作为助凝剂应用于水处理行业的，传统的 是聚合硅酸。
发 展 简 史
20世纪30年代后期，自Baylis首先提出水玻璃经酸中和 之后形成的聚硅酸具有絮凝作用以来。 20世纪80年代后期，哈尔滨工业大学用透射法及胶体滴 定技术对聚硅酸及其助凝效果进行了研究，发现高pH条件 下聚合硅酸具有良好的絮凝效果。
铝系无机高分子絮凝剂
20世纪初，在美国、德国等国就陆续有化学家研究铝的 碱式盐，发现具有很高混凝能力。
发 展 简 史
20世纪60年代开始我国开始研究聚合铝，1964年进行了 “碱式络合铝”的初步试验研究。 70年代初，开始应用于水处理领域。 80 年代以后聚合铝在我国得到普遍的应用。 90年代聚合铝类絮凝剂的研究多以复合型聚合铝为主。 目前在国内，铝盐类混凝剂使用最普遍的是聚合氯化铝 （PAC）。
含多种金属离子的聚合硅酸盐絮凝剂
继续增加金属离子的品种，有助于更进一步减
发 展 简 史
弱铝，铁等金属离子毒性，余色的问题。但是目前 该方面的研究很少，需要进一步研究。 常见的有：含硼聚硅酸铝铁锌(PSAFZB)
实际应用情况
目前，很多学者都着力研究无机高分子絮凝剂，并将其应 用于实际应用，比较有代表性的有以下几位： 黄永斌在2009年合成聚合铝铁，在最优条件下对湖泊富营 养化水体进行处理，对浊度和叶绿素a的去除率高达98%和92%， 但对COD的去除效果不是很理想，只有30%左右。 任朝华在2009年合成了一种新型无机高分子絮凝剂聚合硅 酸硫酸铝镁，并对造纸工业废水进行了处理，废水的COD的去 除率大于89%。 实际应用实例还有很多，总体上来说，无机高分子絮凝剂 对藻类、浊度、有机物和COD的去处效果还是很可观的。