我國是水資源比較貧乏的國家,隨著工業的快速發展,工業用水量急劇增加,難于滿足工業用水的需求,同時又有大量工業廢水排出,若不處理會對環境造成很大的污染.絮凝劑的使用,既可在很大程度上解決水污染問題,還能使處理過的水進行二次利用,提高水的利用率,緩解由于水資源不足給工業發展帶來的困難.因此,在工業廢水(一級)處理中絮凝沉淀法應用較為廣泛,且占有非常重要地位.2化學絮凝劑在水處理中的應用2.1無機絮凝劑2.1.1無機低分子絮凝劑傳統應用的無機絮凝劑為低分子的鋁鹽和鐵鹽 [1].鋁鹽主要有硫酸鋁,明礬,鋁酸鈉等.鐵鹽主要有三氯化鐵,硫酸亞鐵和硫酸鐵.硫酸鋁是世界上使用較多的絮凝劑.自19世紀末美國較先將硫酸鋁應用于給排水處理,以其卓越的凝聚性能而被廣泛應用 [2].目前全世界年產硫酸鋁約500×104t,其中將近一半用于給排水處理中.明礬是硫酸鋁與硫酸鉀的復鹽,我國民間常用于飲用水凈化,但在廢水處理中應用不多 [3].三氯化鐵是另一種常用的無機低分子絮凝劑,具有易溶于水,形成的絮體大而重,沉降性能好,對溫度,水質及pH的適應范圍寬等優點,但腐蝕性較強,易腐蝕設備,且有刺激性氣味,操作條件較差.硫酸亞鐵俗稱綠礬,形成絮體快而穩定,沉淀時間短,適用于處理堿度高和濁度大的污水,但色度不易除凈,腐蝕性亦較強.2.1.2無機高分子絮凝劑無機高分子絮凝劑(IPF)是20世紀60年代以來在傳統的鋁鹽,鐵鹽絮凝劑基礎上發展起來的一類新型水處理藥劑.它比原有傳統的絮凝劑可成倍提高混凝效能,價格又相應較低.因此無機高分子絮凝劑的研究,生產和應用已成為一門迅速發展的科學與技術.我國1983年研制了聚合硫酸鐵并用于電廠水處理.在我國絮凝劑市場上,無機高分子絮凝劑已占一定的比例.具有代表性的兩類無機高分子絮凝劑是聚合氯化鋁(PAC)和聚合硫酸鐵(PFS) [4],它們的配方和制備工藝雖然多種多樣,但其結果都是應用含有雜質的原料,用物理,化學的方法向原料中添加適當比例的成分,從而改進自身的性能.在PAC的生產工藝中,添加穩定劑(無機鹽或有機高分子)以提高PAC的穩定性,同時增加絮凝能力,也有通過采用鍛燒法,原電池法新工藝制成高質量的PAC產品.此外,由于硫酸和磷酸當量數高于鹽酸,而且使用后能提高鋁礦石中的鋁溶出率.因此,在對PAC改性產品的生產工藝中引入適量的硫酸和磷酸,不僅可以減少酸用量,還能提高產品的聚合度和穩定性.聚合氯化鋁鐵(PAFC)是在PAC和PFS生產的基礎上研制成功的新型高效混凝劑,產品兼具PAC穩定性高,鹽基度高和PFS效果好,絮體大,沉降快等特點,而且pH適用范圍較廣.目前,我國無機高分子絮凝劑有四大發展趨勢:(1)向高分子聚合鋁,聚合鐵方向發展;(2)聚合鋁(鐵)的主要形態向高電荷多核絡合物的方向發展;(3)對聚合鋁鐵,聚鋁(鐵)硅酸鹽絮凝劑進行開發;(4)以礦物,礦渣廢料為原料開發復合絮凝劑.2.2有機絮凝劑2.2.1有機高分子絮凝劑有機高分子絮凝劑是第二代絮凝劑,主要分兩大類,即合成有機高分子絮凝劑和天然高分子絮凝劑 [5].有機高分子絮凝劑與無機高分子絮凝劑的作用機理不同,無機高分子絮凝劑主要通過絮凝劑與水體中膠體粒子間的電荷作用使電位降低,實現膠體粒子的團聚,而有機高分子絮凝劑主要是通過吸附作用將水體中的膠粒吸附到絮凝劑分子鏈上,形成絮凝體.絮凝效果受其分子量大小,電荷密度,投加量,混合時間和絮凝體穩定性等因素的影響.但與無機高分子絮凝劑相比,有機高分子絮凝劑用量少,絮凝速度快,受共存鹽類,污水的pH值以及溫度影響小,生成污泥量少,節約用水.2.2.2天然有機高分子改性絮凝劑天然高分子改性絮凝劑包括淀粉,纖維素,含膠植物,多糖和蛋白質等類別的衍生物,在應用上具有無毒,價廉,易于生物降解等特點 [6].天然改性類與化學合成類高分子絮凝劑相比,具有諸多優點:(1)原料屬可再生資源,來源豐富,制備成本低,價格便宜;(2)基本無毒,且易生物降解,不會造成二次污染;(3)天然高分子種類很多,分子內活性基團多,可選擇性大,易根據需要采用不同的制備方法進行改性;(4)兼具合成類高分子絮凝劑和天然高分子的特點,彌補了天然高分子的不足,增強了絮凝效果.但天然有機高分子絮凝劑也有其弱點,即電荷密度小,分子量低,容易失去活性.3微生物絮凝劑在水處理中的應用微生物絮凝劑(MBF)是20世紀80年代后期開發出來的第三代絮凝劑 [7].該類絮凝劑是利用生物技術,通過微生物發酵抽提而得到的一種新型,高效,價廉的水處理藥劑.早在20世紀70年代末,日本學者就在研究酞酸酯的生物降解過程中,發現了具有絮凝作用的微生物培養液,并于80年代后期制成了命名為NOC-1的D1種微生物絮凝劑 [8].我國于90年代開始涉足這一領域的研究,并取得了相當的成就.微生物絮凝劑絮凝機理有3種:橋聯作用,電中和作用和卷掃作用.由于絮凝劑的分子量較大,一個絮凝劑分子可同時與幾個懸浮顆粒結合,因此在適宜條件下迅速形成網狀結構而沉積,表現出很強的絮凝能力.與無機或有機合成高分子絮凝劑相比,具有高效,無毒,可消除二次污染,絮凝廣泛,脫色效果獨特的特點.因此,其應用前景十分廣闊 [9].4復合型絮凝劑及其在水處理中的應用4.1無機—有機復合絮凝劑無機—有機復合絮凝劑的復配機理主要與其協同作用有關.一方面污水雜質為無機絮凝劑所吸附,發生電中和作用而凝聚;另一方面又通過有機高分子的橋聯作用,吸附在有機高分子的活性基團上,從而網捕其他的雜質顆粒一同下沉,起到優于單一絮凝劑的絮凝效果 [10].無機高分子絮凝劑對含有各種復雜成分的污水處理適用性強,可有效去除細微懸浮顆粒.4.2微生物—無機復合型絮凝劑將微生物絮凝劑與傳統的絮凝劑進行復合,具有現實意義.董軍芳等人把微生物與硫酸鋁復配使用,比單用其中任何一種絮凝劑的絮凝效果都要好.但目前未見把這兩種絮凝劑做成復合絮凝劑對實際廢水進行處理的實例.5結語縱觀絮凝劑的現狀可以看出,絮凝劑是從低分子到高分子,由無機到有機,由單一型到復合型的發展.追求高效,廉價,環保是絮凝劑研制者們的目標,開發低殘留鋁的無機絮凝劑是當前的一個重要發展方向,降低生產成本是開發新型合成有機高分子絮凝劑的當務之急.因此,絮凝劑的研發工作還需從以下幾方面進行加強:(1)吸取發達國家先進的絮凝劑生產技術,開發適合我國國情的高效,節能的新型絮凝劑.(2)積極推進綠色化學技術,開發和推廣應用對環境影響小,安全性高的新型絮凝劑.(3)加強水環境管理部門在用水,治水,整水3方面的分工與合作,使絮凝劑在水處理中發揮更大功效.(4)加強對絮凝劑作用機理和應用性能研究,為產品應用提供更多的理論指導.(5)大力開發和應用綜合水處理技術,結合使用化學絮凝劑和生物絮凝劑,提高絮凝劑的絮凝效率.(6)提高絮凝劑使用過程的智能化,利用計算機及數學模型,對水處理過程中絮凝劑的投加,工藝控制進行智能化管理,提高絮凝劑的使用效率. [