有機(jī),無機(jī),新型三大類復(fù)合型絮凝劑的研究

無機(jī)- 無機(jī)復(fù)合絮凝劑

1. 1　鋁鐵類復(fù)合混凝劑

　　為了充分利用無機(jī)高分子絮凝劑在處理水中良好的凝聚效果、脫色能力和操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。人們在80年代末90年代初開始對新型無機(jī)高分子絮凝劑的研制,主要是以聚氯化鋁、聚合硫酸鐵為基礎(chǔ),引入其它堿金屬離子、SO42 - 、Cl- 、PO43 - 等,改變聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)及分布,或者是利用兩種以上聚合物之間存在協(xié)同增效作用制備復(fù)合型絮凝劑。由于引入的高電荷離子陰離子或陽離子不但提高了電荷的中和能力,而且增加了高分子的配位絡(luò)合能力,從而改變絮凝效果。它在混凝過程中除了具有電中和、吸附、卷掃作用外,還由于其分子量較大表現(xiàn)為線性或枝狀聚集體,因而具備了一定的吸附- 架橋能力,對水中的膠體顆粒的相互間作用做出貢獻(xiàn)。由于其優(yōu)良的水處理效果,研制和應(yīng)用聚合鋁、鐵、硅及各種復(fù)合型無機(jī)混凝劑成為一種趨勢。其常見產(chǎn)品主要包括聚鋁鐵類(如聚合氯化鋁鐵),和聚硅酸金屬鹽類(比如聚硅酸鋁鐵)的復(fù)合無機(jī)絮凝劑。

 1. 2　聚硅酸金屬鹽類絮凝劑

　　聚硅酸是常使用的助絮劑,但在儲存時由于自聚作用易析出硅膠而失去絮凝功能。一些金屬離子有抑制硅酸聚合延緩其膠凝的作用,這主要是因?yàn)榫酃杷嶂幸�入金屬離子后,一方面降低了溶液的pH值,使其中有效成分的數(shù)量減少,另一方面降低了聚硅酸表面發(fā)生聚合作用的羥基氧的電子密度,從而抑制了硅酸的聚合 。人們把活性硅和一般金屬鹽類絮凝劑(鋁鹽、鐵鹽)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來,研究開發(fā)出了許多聚硅酸金屬鹽類產(chǎn)品。根據(jù)其所加金屬離子的主要成份不同可分為聚硅酸鋁鹽、聚硅酸鐵鹽和含多種金屬的聚硅酸鹽。聚硅酸鋁鹽是這類絮凝劑中較早開發(fā)的品種,也是目前的主要研究對象。聚硅酸鋁鹽是在活化硅酸(即聚硅酸)及鋁鹽絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的聚硅酸與鋁鹽的復(fù)合產(chǎn)品。由于其帶負(fù)電荷的聚硅酸具有較高的分子量,對水體中的膠粒具有很強(qiáng)的吸附架橋能力,而鋁鹽在水溶液中水解可形成系列帶有正電荷的水解羥基鋁離子,具有較強(qiáng)的電中和能力,所以它同時具有電中和作用及吸附架橋作用。該類絮凝劑具有絮凝效果好,價格便宜,處理后水中的殘鋁量低等優(yōu)點(diǎn),引起了水處理界的極大關(guān)注,成為國內(nèi)外無機(jī)絮凝劑研究的一個熱點(diǎn)。袁斌等人以Al2 ( SO4 )和Na2 SiO3 為原料,采用復(fù)合共聚法,制備了PASS,并對其除濁、脫色、除油的性能進(jìn)行了研究,均取得了滿意的處理效果。喬燕等人以聚合氯化鋁( PAC)和水玻璃為原料采用復(fù)合共聚的方法成功地研制出了聚合氯化鋁硅( PASC)復(fù)合混凝劑。對制備PASC工藝中聚硅酸( PSA)的濃度、pH值、聚合活化時間、聚合氯化鋁鹽基度等工藝參數(shù)進(jìn)行了選擇與優(yōu)化:并對PASC和PAC進(jìn)行了長江水的混凝性能實(shí)驗(yàn)對比,結(jié)果表明PASC具有更優(yōu)異的混凝性能。大量研究表明,鋁硅復(fù)合混凝劑具有優(yōu)良的凈水效果和較低的殘留鋁含量。聚合鋁硅無機(jī)高分子已成為新型復(fù)合無機(jī)混凝劑的研究熱點(diǎn)。在聚硅酸中加入鐵鹽后,成為復(fù)合型混凝劑,它是聚硅酸通過硅羥基、氧基與金屬鍵合所形成的螯合物。受聚硅酸與鐵鹽共同作用的影響,當(dāng)加入的鐵鹽適量時,聚硅酸所帶電荷可由負(fù)變?yōu)檎?這樣含鐵的聚硅酸混凝劑就對水中膠粒具有電中和作用,使膠粒脫穩(wěn),同時吸附架橋作用。此外,高分子量的聚硅酸在其聚合過程中交聯(lián)成網(wǎng)狀,使凝聚體具有較大的表面積,可充分發(fā)揮吸附卷掃作用,以提高澄清作用。聚硅酸鐵鹽能同時發(fā)揮“吸附架橋”、“電中和”和“網(wǎng)捕”作用的復(fù)合型脫色絮凝劑,具有優(yōu)良的混凝效果。所以對其的研究非常廣泛。羅成道等人研究了以粉煤灰和硫鐵礦燒渣為原料制備高效混凝劑聚硅酸鐵鋁PSAF的方法,用該混凝劑處理工業(yè)廢水與聚合硫酸鐵PFS的處理效果比較,結(jié)果表明出水COD和色度去除率分別提高約25%和28% , SS去除率提高約10%。鐵改性與聚硅酸的復(fù)合是近來制備復(fù)合無機(jī)絮凝劑的重要的方法之一。含有多種金屬離子的聚合硅酸鹽是一個新的研究方向,它對廢水的處理更具有針對性。據(jù)文獻(xiàn)報道,以礦石、廢礦渣或一些工業(yè)合成中的廢產(chǎn)品為原料,可制備出含有多種金屬離子的聚硅酸鹽絮凝劑。該絮凝劑以高分子聚合態(tài)堿式氯化鋁為主要成分,同時含有高分子聚合態(tài)的鐵、鈣、鎂化合物,并且特別含有活性硅酸成分。活性硅酸的羥基鏈充分伸展,增強(qiáng)了吸附架橋能力,對增大已形成的絮體體積有直接和重要的影響�？梢酝ㄟ^其它成分含量的改變,而使其在處理某些特定廢水中有更強(qiáng)的針對性。例如:提高原料中的鋁釩土用量,增加產(chǎn)品中的鋁溶出率后,對處理造紙中段廢水和啤酒釀造廢水有較好的效果;增加絮凝劑復(fù)合型無機(jī)高分子絮凝劑的現(xiàn)狀及發(fā)展　王先平中鎂成分的含量,則對處理印染、化纖廢水有利,可達(dá)到減少用量而提高效果的目的。其研究對含有鐵、鋁、鈣、鎂、硅等成分的多種金屬離子的復(fù)合無機(jī)絮凝劑的研究有著重要意義。