复配混凝剂理化特性及性能
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Key words polyaluminium chloride （ PAC） ； poly （ dimethyldiallylammonium chloride） （ PDM） ； composite coagulants； enhanced coagulation
随着社会和经济的发展，上游水生态环境的改 处理工艺的基础上，强化混凝能够有效去除水中天
Jiang Shaojie1 Sheng Guishang1 Huang Xinli2 Xiang Ping1 Feng Xinrui1
（ 1． Faculty of Urban Construction ＆ Environmental Engineering，Chongqing University，Chongqing 400045，China； 2． Chongqing Planning ＆ Design Institute Sichuan Branch，Chengdu 610031，China）
摘 要 用聚二甲基二烯丙基氯化铵（ PDM） 、聚合氯化铝（ PAC） 按照质量比 1% 制备了复配混凝剂，研究了其理化特 性及原水污染物去除效果。利用 Al-Ferron 逐时络合比色法研究了复配混凝剂的铝（ Ⅲ） 形态分布，结果表明，Ala 、Alb 和 Alc 分别占 12． 62% 、16． 02% 和 71． 36% 。复配混凝剂 Zeta 电位平均值为 41． 6 mV。红外吸收光谱分析表明复配混凝剂的 羟基缔合程度比 PAC 要高。扫描电镜结果表明，固体复配混凝剂表面较为粗糙、结构疏松。相同投加量时，复配混凝剂对 江河水、水库水的浊度、CODMn 、UV254 的去除效率均优于 PAC。实验利用针杆藻人工模拟高藻原水，当投加 PDM∶ PAC 质量 比 10% 的复配混凝剂 10 mg / L 时，复配混凝剂对藻类的去除率为 80． 5% 。
3400N 型扫 描 电 镜 （ Hitachi，日 本） 表 征； 利 用 AlFerron 逐时络合比色法［9，10］表征混凝剂的铝（ Ⅲ） 形 态分布。藻类计数采用血球计数板法［11］。
实验过程中 PDM、PAC 按照质量比进行复配。 除了藻类去除实验时采用 PDM∶ PAC 质量比 10% 的
聚二甲基二烯丙基氯化铵（ PDM） 是一种水溶
cells / L，其 中 尖 针 杆 藻 占 藻 类 总 数 的 70% ～ 80 % ［2］。嘉陵 江 作 为 重 庆 市 主 城 区 重 要 饮 用 水 水 源之一，其水质好坏影响到居民的生活质量。随着 《生活饮用水卫生标准》（ GB5749-2006） 的颁布，对
项目 温度（ ℃ ） pH（ 无量纲） 浊度（ NTU） CODMn （ mg / L） UV254 （ cm － 1 ）
江河水 9． 8 7． 84 30 3． 7 0． 094
水库水 10． 3 7． 43 7． 73 4． 56 0． 082
表 2 2 种混凝剂 Zeta 电位 Table 2 Zeta potential of two different coagulants
试验，为复配混凝剂的应用提供基础资料。
min） ，慢速搅拌 15 min （ 搅拌速度 50 r / min） ，静置
1 材料与方法
40 min 后取上清液，分别测定浊度、CODMn、UV254 。
1． 1 实验原水
2 结果与讨论
实验所用原水为江河水、水库水。江河水取自 2． 1 复配混凝剂理化特性
变，同时受农业面源污染和城市初期雨水污染的影 然有机 物 （ NOM） 、藻 类，同 时 可 以 控 制 消 毒 副 产
响，嘉陵江受到不同程度的污染，尤其是有机物污 物［3，4］。含藻废水处理方法主要包括物理法、化学
染，主要含有直链烷烃及其衍生物、芳香族化合物、 法、生物法及各种方法的组合［5］。
腐植酸等［1］。2011 年 4 月，嘉陵江发生了持续两周 的硅 藻 爆 发，藻 类 数 量 高 达 350 × 104 ～ 400 × 104
（ mV）
混凝剂
1次
聚合氯化铝
38
实测值 2次 37． 6
3次 38． 8
平均值 38． 2
复配混凝剂
41． 5
41． 6
41． 7
41． 6
1． 2 实验药剂
聚合氯化铝（ PAC） （ Al2 O3 含量 29． 4% ，盐基度
由表 2 可知，当 PDM∶ PAC 按质量比 1% 复配之
88． 3% ） 、聚二甲基二烯丙基氯化铵（ PDM） （ 固体含 后，复配混凝剂的 Zeta 电位较 PAC 提高了 3． 4 mV，
第 7 卷 第 12 期 2 013 年12 月
环境工程学报
Chinese Journal of Environmental Engineering
Vol． 7 ，No ． 12 Dec ． 2 0 1 3
复配混凝剂理化特性及性能
蒋绍阶1 盛贵尚1* 黄新丽2 向 平1 冯欣蕊1
（ 1． 重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆 400045； 2． 重庆市规划设计研究院四川分院，成都 610031）
嘉陵江下游某水厂取水口，水库水取自渝北区东方 2． 1． 1 Zeta 电位
红水库。原水取样时间为 2012 年 1 月，实验期间原
胶体颗粒的脱稳状态与投加混凝剂的荷电情况
水水质平均值见表 1。
表 1 原水水质特征 Table 1 Water qualities of raw water
密切相关，Zeta 电位能够较好的表征混凝剂的电动 性［12］。复 配 混 凝 剂、聚 合 氯 化 铝 的 Zeta 电 位 值 见表 2。
量 38% ，特征粘度 80 ～ 140 mL / g） 、Ferron 试剂（ 分 Zeta 电位平均值为 41． 6 mV。这是由于 PDM、PAC 均
析纯） 。
属于阳离子型混凝剂，且 PDM 电荷密度高，两者所带
1． 3 实验方法
正电荷相互叠加，复配混凝剂的 Zeta 电位随之增大。
pH、温度采用 sensION3 便携式 pH 计（ HACH， Zeta 电位越高，混凝剂的电中和能力也越强［6，13］。
描电镜表征了复配混凝剂固体微观表面结构； 同时
采用 ZＲ4-6 型混凝实验搅拌机对原水进行序批
利用复配混凝剂对江河水、水库水的浊度、CODMn、 试验，首先向烧杯中加入 1 L 原水，然后投加复配混
254 nm 吸光度（ UV254 ） 去除率及藻类去除效果展开 凝剂或者 PAC，快 速 搅 拌 2 min （ 搅 拌 速 度 300 r /
关键词 聚合氯化铝（ PAC） 聚二甲基二烯丙基氯化铵（ PDM） 复配混凝剂 强化混凝
中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号： 1673-9108（ 2013） 12-4683-06
Physico-chemical properties and performance of composite coagulants
见分 光 光 度 计 （ HACH，美 国 ） 测 定； CODMn 采 用 GB11892-89 标 准 方 法 测 定； Zeta 电 位 采 用 Nano ZS90 纳米粒度电位分析仪（ 马尔文，英国） 测定； 红
投药范围窄、水处理成本高等缺点。PDM 单独对原 外吸收光 谱 采 用 AVATAＲ370 傅 立 叶 红 外 光 谱 仪
水进行混凝处理时，效果不如铝系、铁系混凝剂； 在 （ Nicolet，美国） 测定； 混凝剂微观表面结构采用 S-
水处理中 PDM 常被用作助凝剂，助凝效果受原水水 质的影响较大。由于无机-有机复合混凝剂兼备了 无机混凝剂和有机混凝剂的优点，其在混凝除浊方 面受 到 国 内 学 者 的 青 睐［4-8］。 PSF / PDM［7］、PAC / PDM［8］是 2 种常见的无机-有机复合混凝剂，其在给
基金项目： 国家水体污染控制与治理重大专项（ 2009ZX07424-004） ； 国家科技支撑计划项目（ 2012BAJ25B06-001）
收稿日期： 2012 － 12 － 24； 修订日期： 2013 － 02 － 23 作者简介： 蒋绍阶（ 1956 ～ ） ，男，博士，教授，博导，研究方向： 给水处
水处理领域具有较好的应用前景。
复配混凝剂以外； 研究复配混凝剂理化特性及去除
本研究采用聚合氯化铝（ PAC） 与聚二甲基二烯 江河水、水库水污染物性能的实验，均采用 PDM∶
丙基氯化铵（ PDM） 进行复配，考察了复配混凝剂的 PAC 质量比 1% 的复配混凝剂。实验过程中混凝剂
Zeta 电位、红外吸收光谱、铝（ Ⅲ） 形态分布，利用扫 投加方式采用湿式投加。
理理论与技术。E-mail： szhjzx@ 126． com
净水厂出水水质提出了更加严格的要求。在常规水 * 通讯联系人，E-mail： mastergold_1986@ 163． com
4684
环境工程学报wenku.baidu.com
第7 卷
性阳离子型高分子聚合物，具有分子量高、阳离子电 荷密度高、静电中和能力和吸附架桥能力强、投加量 小和产泥量少等优点［6］； 同时也存在价格高、最佳
Abstract The composite coagulants were prepared by poly （ dimethyldiallylammonium chloride） （ PDM） and poly aluminum chloride （ PAC） at mass ratio of 1% in this study． Ｒesearch on physico-chemical properties of composite coagulants was done，and removal efficiency of pollutants in raw water with composite coagulants was also investigated． Aluminum species distribution of composite coagulants was investigated by Al-Ferron complexation timed spectrophotometry． The result shows that proportions of Ala，Alb and Alc were 12． 62% ，16． 02% ， 71． 36% ，respectively． The average Zeta potential of composite coagulants was 41． 6 mV． The level of hydroxyl radical association of composite coagulants was higher than PAC，when infrared absorption spectrograms of composite coagulants and PAC were compared． The result of scanning electron microscope test revealed that composite coagulants had coarse surface and loose microstructure． The removal rate of turbidity，CODMn and UV254 with composite coagulants was higher than with PAC，when coagulant dosage was same in treatment of river and lake water． Simulated algae-rich water was prepared by Synedra，composite coagulants were prepared by PDM and PAC at mass ratio of 10% ，removal rate of algae was 80． 5% when the dosage of composite coagulants was 10 mg / L．
随着社会和经济的发展，上游水生态环境的改 处理工艺的基础上，强化混凝能够有效去除水中天
Jiang Shaojie1 Sheng Guishang1 Huang Xinli2 Xiang Ping1 Feng Xinrui1
（ 1． Faculty of Urban Construction ＆ Environmental Engineering，Chongqing University，Chongqing 400045，China； 2． Chongqing Planning ＆ Design Institute Sichuan Branch，Chengdu 610031，China）
摘 要 用聚二甲基二烯丙基氯化铵（ PDM） 、聚合氯化铝（ PAC） 按照质量比 1% 制备了复配混凝剂，研究了其理化特 性及原水污染物去除效果。利用 Al-Ferron 逐时络合比色法研究了复配混凝剂的铝（ Ⅲ） 形态分布，结果表明，Ala 、Alb 和 Alc 分别占 12． 62% 、16． 02% 和 71． 36% 。复配混凝剂 Zeta 电位平均值为 41． 6 mV。红外吸收光谱分析表明复配混凝剂的 羟基缔合程度比 PAC 要高。扫描电镜结果表明，固体复配混凝剂表面较为粗糙、结构疏松。相同投加量时，复配混凝剂对 江河水、水库水的浊度、CODMn 、UV254 的去除效率均优于 PAC。实验利用针杆藻人工模拟高藻原水，当投加 PDM∶ PAC 质量 比 10% 的复配混凝剂 10 mg / L 时，复配混凝剂对藻类的去除率为 80． 5% 。
3400N 型扫 描 电 镜 （ Hitachi，日 本） 表 征； 利 用 AlFerron 逐时络合比色法［9，10］表征混凝剂的铝（ Ⅲ） 形 态分布。藻类计数采用血球计数板法［11］。
实验过程中 PDM、PAC 按照质量比进行复配。 除了藻类去除实验时采用 PDM∶ PAC 质量比 10% 的
聚二甲基二烯丙基氯化铵（ PDM） 是一种水溶
cells / L，其 中 尖 针 杆 藻 占 藻 类 总 数 的 70% ～ 80 % ［2］。嘉陵 江 作 为 重 庆 市 主 城 区 重 要 饮 用 水 水 源之一，其水质好坏影响到居民的生活质量。随着 《生活饮用水卫生标准》（ GB5749-2006） 的颁布，对
项目 温度（ ℃ ） pH（ 无量纲） 浊度（ NTU） CODMn （ mg / L） UV254 （ cm － 1 ）
江河水 9． 8 7． 84 30 3． 7 0． 094
水库水 10． 3 7． 43 7． 73 4． 56 0． 082
表 2 2 种混凝剂 Zeta 电位 Table 2 Zeta potential of two different coagulants
试验，为复配混凝剂的应用提供基础资料。
min） ，慢速搅拌 15 min （ 搅拌速度 50 r / min） ，静置
1 材料与方法
40 min 后取上清液，分别测定浊度、CODMn、UV254 。
1． 1 实验原水
2 结果与讨论
实验所用原水为江河水、水库水。江河水取自 2． 1 复配混凝剂理化特性
变，同时受农业面源污染和城市初期雨水污染的影 然有机 物 （ NOM） 、藻 类，同 时 可 以 控 制 消 毒 副 产
响，嘉陵江受到不同程度的污染，尤其是有机物污 物［3，4］。含藻废水处理方法主要包括物理法、化学
染，主要含有直链烷烃及其衍生物、芳香族化合物、 法、生物法及各种方法的组合［5］。
腐植酸等［1］。2011 年 4 月，嘉陵江发生了持续两周 的硅 藻 爆 发，藻 类 数 量 高 达 350 × 104 ～ 400 × 104
（ mV）
混凝剂
1次
聚合氯化铝
38
实测值 2次 37． 6
3次 38． 8
平均值 38． 2
复配混凝剂
41． 5
41． 6
41． 7
41． 6
1． 2 实验药剂
聚合氯化铝（ PAC） （ Al2 O3 含量 29． 4% ，盐基度
由表 2 可知，当 PDM∶ PAC 按质量比 1% 复配之
88． 3% ） 、聚二甲基二烯丙基氯化铵（ PDM） （ 固体含 后，复配混凝剂的 Zeta 电位较 PAC 提高了 3． 4 mV，
第 7 卷 第 12 期 2 013 年12 月
环境工程学报
Chinese Journal of Environmental Engineering
Vol． 7 ，No ． 12 Dec ． 2 0 1 3
复配混凝剂理化特性及性能
蒋绍阶1 盛贵尚1* 黄新丽2 向 平1 冯欣蕊1
（ 1． 重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆 400045； 2． 重庆市规划设计研究院四川分院，成都 610031）
嘉陵江下游某水厂取水口，水库水取自渝北区东方 2． 1． 1 Zeta 电位
红水库。原水取样时间为 2012 年 1 月，实验期间原
胶体颗粒的脱稳状态与投加混凝剂的荷电情况
水水质平均值见表 1。
表 1 原水水质特征 Table 1 Water qualities of raw water
密切相关，Zeta 电位能够较好的表征混凝剂的电动 性［12］。复 配 混 凝 剂、聚 合 氯 化 铝 的 Zeta 电 位 值 见表 2。
量 38% ，特征粘度 80 ～ 140 mL / g） 、Ferron 试剂（ 分 Zeta 电位平均值为 41． 6 mV。这是由于 PDM、PAC 均
析纯） 。
属于阳离子型混凝剂，且 PDM 电荷密度高，两者所带
1． 3 实验方法
正电荷相互叠加，复配混凝剂的 Zeta 电位随之增大。
pH、温度采用 sensION3 便携式 pH 计（ HACH， Zeta 电位越高，混凝剂的电中和能力也越强［6，13］。
描电镜表征了复配混凝剂固体微观表面结构； 同时
采用 ZＲ4-6 型混凝实验搅拌机对原水进行序批
利用复配混凝剂对江河水、水库水的浊度、CODMn、 试验，首先向烧杯中加入 1 L 原水，然后投加复配混
254 nm 吸光度（ UV254 ） 去除率及藻类去除效果展开 凝剂或者 PAC，快 速 搅 拌 2 min （ 搅 拌 速 度 300 r /
关键词 聚合氯化铝（ PAC） 聚二甲基二烯丙基氯化铵（ PDM） 复配混凝剂 强化混凝
中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号： 1673-9108（ 2013） 12-4683-06
Physico-chemical properties and performance of composite coagulants
见分 光 光 度 计 （ HACH，美 国 ） 测 定； CODMn 采 用 GB11892-89 标 准 方 法 测 定； Zeta 电 位 采 用 Nano ZS90 纳米粒度电位分析仪（ 马尔文，英国） 测定； 红
投药范围窄、水处理成本高等缺点。PDM 单独对原 外吸收光 谱 采 用 AVATAＲ370 傅 立 叶 红 外 光 谱 仪
水进行混凝处理时，效果不如铝系、铁系混凝剂； 在 （ Nicolet，美国） 测定； 混凝剂微观表面结构采用 S-
水处理中 PDM 常被用作助凝剂，助凝效果受原水水 质的影响较大。由于无机-有机复合混凝剂兼备了 无机混凝剂和有机混凝剂的优点，其在混凝除浊方 面受 到 国 内 学 者 的 青 睐［4-8］。 PSF / PDM［7］、PAC / PDM［8］是 2 种常见的无机-有机复合混凝剂，其在给
基金项目： 国家水体污染控制与治理重大专项（ 2009ZX07424-004） ； 国家科技支撑计划项目（ 2012BAJ25B06-001）
收稿日期： 2012 － 12 － 24； 修订日期： 2013 － 02 － 23 作者简介： 蒋绍阶（ 1956 ～ ） ，男，博士，教授，博导，研究方向： 给水处
水处理领域具有较好的应用前景。
复配混凝剂以外； 研究复配混凝剂理化特性及去除
本研究采用聚合氯化铝（ PAC） 与聚二甲基二烯 江河水、水库水污染物性能的实验，均采用 PDM∶
丙基氯化铵（ PDM） 进行复配，考察了复配混凝剂的 PAC 质量比 1% 的复配混凝剂。实验过程中混凝剂
Zeta 电位、红外吸收光谱、铝（ Ⅲ） 形态分布，利用扫 投加方式采用湿式投加。
理理论与技术。E-mail： szhjzx@ 126． com
净水厂出水水质提出了更加严格的要求。在常规水 * 通讯联系人，E-mail： mastergold_1986@ 163． com
4684
环境工程学报wenku.baidu.com
第7 卷
性阳离子型高分子聚合物，具有分子量高、阳离子电 荷密度高、静电中和能力和吸附架桥能力强、投加量 小和产泥量少等优点［6］； 同时也存在价格高、最佳
Abstract The composite coagulants were prepared by poly （ dimethyldiallylammonium chloride） （ PDM） and poly aluminum chloride （ PAC） at mass ratio of 1% in this study． Ｒesearch on physico-chemical properties of composite coagulants was done，and removal efficiency of pollutants in raw water with composite coagulants was also investigated． Aluminum species distribution of composite coagulants was investigated by Al-Ferron complexation timed spectrophotometry． The result shows that proportions of Ala，Alb and Alc were 12． 62% ，16． 02% ， 71． 36% ，respectively． The average Zeta potential of composite coagulants was 41． 6 mV． The level of hydroxyl radical association of composite coagulants was higher than PAC，when infrared absorption spectrograms of composite coagulants and PAC were compared． The result of scanning electron microscope test revealed that composite coagulants had coarse surface and loose microstructure． The removal rate of turbidity，CODMn and UV254 with composite coagulants was higher than with PAC，when coagulant dosage was same in treatment of river and lake water． Simulated algae-rich water was prepared by Synedra，composite coagulants were prepared by PDM and PAC at mass ratio of 10% ，removal rate of algae was 80． 5% when the dosage of composite coagulants was 10 mg / L．