絮凝剂应用研究

絮凝剂应用研究

王巍

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摘  要

工业废水排放量逐渐增大，排入环境中的重金属越来越多,水体污染越来越严重，如铬、铜、镍、汞、镉、铊等,极大地危害着生态环境和人体健康,因此多年来对重金属废水的治理一直是人们研究的热点。无机高分子絮凝剂的研究、开发和应用在最近十几年来受到了国内外水处理界的广泛重视，本论文主要研究可处理重金属的无机高分子材料聚合硫酸铝铁絮凝剂，对合成材料进行表征，讨论了水处理的性和材料制备的影响因素。

关键词：高分子，絮凝剂，硫酸铝，硫酸铁

一、无机高分子絮凝剂的研究历程

我国目前已经对于国内外的无机高分子絮凝剂相关领域进行了研究，并且通过其研究取得了一定的进展，高分子相比较于低分子有更好的絮凝效果，已广泛用于城市污水，工业废水，水富营养化和供水处理[3]。近年来，我国高分子絮凝剂的类型以及生产都在提高，且相关得规模也在进行增大。[4]。无机高分子絮凝剂的市场占有率已经达到80%。利用我国的基本国情利用现有的铝、铁盐资源，对其进行聚合，研制出具有良好絮凝效果的无机絮凝剂。在此过程中，我们逐渐掌握了一些独特的合成方法的特点，并且可以利用各种资源进行合成和生产。现有数十项专利。

二、无机高分子絮凝剂得分类

对于无机絮凝剂而言，其类型较多，对于不同的类型而言都具有不同的物质类组成。能够按照其应用的现状能够将其进行以下两种类型:铝盐以及铁盐。前者当中应用比较广泛的有硫酸亚铁以及氯化铁。且其具有的有点是使用简单，用量大，以及经济等等。

铁和铝在盐成分中比较常见。常见的含铝无机絮凝剂如PAC、PSC等均属于铝系。类似地，铁系无机絮凝剂也含有铁盐的PAF、PSF等聚合物。含有硅酸盐的聚合无机絮凝剂，如、聚硅酸铁聚硅酸铝等同属于聚硅酸盐类。

1.阳离子型无机高分子絮凝剂

应用表广泛的絮凝剂为阳离子无机高分子絮凝剂。且目前占据了一定的市场销售额以及具有相对成熟的科技技术的絮凝剂为聚合氯化铝。并且在应用当中，有高的净化效率和利用率高。

（1）盐系阳离子型无机高分子絮凝剂

铝盐开发较早，硫酸铝是生产出的第一种絮凝剂。它也是使用最广泛的，在情节饮用水和工业用水方面发挥着重要的作用。其作用机理是在溶于水后水解生成碱性盐和氢氧化铝，具有在水中聚合溶胶的能力，用于净化污水。

既氯化铝和硫酸铝是铝盐，和它们的作用机制是类似的，但氯化铝也可以被应用到含油污水和含氟污水的处理。综上所述，铝盐是比其它絮凝剂一个更好的水处理。降水速率越慢，流速越快，但泥沙体积越大，净水效果越好。铝盐系统的一个缺点是，它容易造成二次污染的水净化方法。

(2)铁盐系阳离子型无机高分子絮凝剂

在初始处理中，铁盐用作铝盐的替代品，铁盐体系在絮凝过程不会造成二次污染。硫酸铁的絮凝效果受盐碱度的影响较大，硫酸铁的不同影响着氯化铁的絮凝效果。絮凝沉淀的形成速度很迅速，但稳定性比较差，经过一段时间后容易形成沉淀。

铁盐系列与铝盐系列相似，经过一定的处理得到了含有铁酸溶液的废渣。在高分子絮凝剂的合成过程中，有色金属必须被氧化。

2.阴离子型无机高分子絮凝剂

阴离子絮凝剂在其水处理中的应用始于20世纪二三十年代，由于比重大，絮凝体沉降速度快，在低浊水和低温条件下处理效果良好。活化硅酸和聚合硅酸在国内外的研究中都有报道。然而，由于硅酸的化学性质不稳定，不能长期存放，必须现在使用，这将降低其实用价值。一般来说，阴离子絮凝剂具有较弱的电中和性能，在目前被当作助凝剂使用。因此，不稳定性和在废水处理中激活的硅酸阴离子性质在很大程度上限制了它的应用。

三、无机高分子絮凝剂的合成的方法

(1)铝盐体系的合成

对于氯化铝聚合而言，是按照很多的原料进行合成的。按照其原料的不同其制备方式也不同，若是原料中含有氧化铝或类似物的氧化铝的物质，通常采用氧化铝的方法。生产过程分为两个步骤:第一个步骤是粉碎，煅烧，酸溶解通过相应的方法来氯化铝的结晶，之后按照聚合，固化于自己热解来获取聚氯化铝[16]。若原料按照氯化铝进行使用，那么对于聚氯化铝具有以下几种方式：第一种为电化学，第二种为中和第三种为热分解法[17]。在合成过程中加入稳定剂以提高产品的质量。

（2）铁盐体系的合成

聚合硫酸铁的聚合方法越来越多样化，生产原料的不同合成方法也不同，不管以什么生产原料为基础，都是以氧化方法来处理。如果原料是废铁或铁矿石，将其与盐酸，以氧化亚铁离子在一定条件下溶解。通过控制对应范围内的盐酸，可以制造聚合氯化铁具有不同碱基度。钢废液是主要原料的氯化铁，其需要加入催化剂稳定的合成[18-20]。

（3）复合体系的合成

铝和铁是聚硫酸铁的制备中的主要原料。一些物质含有一定量的铝和铁，这是一个很好的原料聚硫酸铁的制备。

四、无机高分子絮凝剂的应用

现如今，人类的生活质量陷入困境，人们开始研究无机高分子絮凝剂，用于处理因人类生活的城市和生产的工业废水。污水中悬浮的固体通过吸附、电中和或类似的方法去除。无机高分子絮凝剂对于重金属离子的吸附有着很大的作用。絮凝能够做到80%至95%悬浮固体颗粒物以及65%至95%不溶物性物质的去除，也能够对于COD值进行减少

[21]。除此之外，还能够将大多数的病毒以及微生物能够排入到了污泥当中实施消毒，灭菌等等环节。对此而言，对于水进行絮凝的过程非常重要，并且在环境工作中起到了越来越大的作用[22]。

结论

废弃用水当中重金属离子的相关吸附工艺进行分析。讨论对金属离子浓度、pH值和金属离子的吸附效果和吸附性能，将其结构进行了研究。采用扫描、红外等表征手段，观察到聚合之前和之后的结构变化。金属离子的吸附量为聚合铝硫酸铁的合成研究，讨论了絮状物，金属离子浓度和反应温度对吸附量的影响，并确定了最佳条件。探讨吸附离子，阐明聚合硫酸铝铁对重金属离子吸附的机理。

参考文献

[1]王艳,苗康康,胡登卫,姜红波,赵卫星.絮凝剂的研究进展[J].化工时刊,2010,24(08):53-58.

[2]秦贞贞. 高分子絮凝剂的制备及其对重金属离子吸附性能的研究[D].扬州大学,2015.

[3]万鹰昕,程鸿德.无机高分子絮凝剂絮凝机制的研究进展[J].矿物岩石地球化学通报,2001(01):62-65.

[4]邹静. 新型无机—有机复合高分子絮凝剂的制备及性能研究[D].北京化工大学,2012.

[5]杨轲. 强化混凝—无机有机复合高效絮凝剂的研究与应用[D].辽宁科技大学,2017.