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

Journal of Water Resources&Water Eng ineering

V ol.15N o.1

M ar.,2004

　无机有机复合絮凝剂

Discussion on inorganic and organic composite flocculant

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

NIU Li-na1,ZHOU Wen-bin2

(1.D ep artment of Envir onmental Engineering,East China I nstitute of T echnology,Fuz hou,J iangx i334000,China;

2.N anchang U niv er sity,N anchang,J iangx i330029,China)

Abstract:T he research condition of inorganic and organic composite flocculants,w hich is the hig hlig ht of China flocculant manufacture field,is discussed in the article.The development of various kinds of inorgan-ic and organic com posite flocculants in our country is introduced integratedly,and opinion about its prospect is also presented.

Key words:inorganic flocculant;org anic flocculant;composite flocculant;w ater treatment

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CT AB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200m g/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,PDM DAAC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PDM DAAC和P(DM DAAC—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,PDM DAAC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(CT S)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CT S/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

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