点击图片查看原图
复合絮凝剂
改性水处理剂等研究领域都逐渐成为新的研究热点，絮凝剂在废水处理中具有举足轻重的地位，它正向着高效、无毒、价廉、复合、多功能、适合工业化生产的方向发展。
大力发展无机盐聚合物絮凝剂以替代无机盐絮凝剂，可以降低二次污染，同时也可以减少对设备的腐蚀程度。20世纪60年代聚铝的研制兴起了无机高分子絮凝剂的研究高潮，且一直处于重点研究与发展之中，今后的发展方向应该是无机-有机高分子复合絮凝剂。目前我国有机高分子絮凝剂已商品化的仅有PAM、聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素等几个品种，研究高效无毒的有机合成高分子絮凝剂(如烷基烯丙基卤化铵的均聚和共聚物类等)，优化其合成工艺，降低成本。利用天然高分子化合物无毒、无污染、价廉、选择性大等优点，解决其电荷密度小、分子量低、不稳定、溶解性不好等问题，发展性能更优的絮凝剂。对微生物絮凝剂，目前的任务是：寻找价廉的培养基和控制絮凝剂发挥作用的最佳条件，对絮凝剂合成的条件及影响起絮凝活性的因素进行深入研究，以符合工业化生产要求。复合型絮凝剂以其高效价廉的优势必将迅速发展，简化有机合成制备过程，降低生产成本，尽可能减少可能存在的二次污染问题。
由于对水环境保护的日益严格要求，以聚丙烯酰胺为主的合成高分子絮凝剂的毒性问题、难降解问题，已日益受到关注。复合絮凝剂是近年才开始研制的新型絮凝剂，能克服使用单一絮凝剂的许多不足，适应范围广，对低浓度或高浓度水质、有色废水、多种工业废水都有良好的净水效果，脱污泥性好，pH使用范围大。污水或活性污泥中，有机固体颗粒带负电荷，无机固体颗粒带正电荷，混合固体颗粒呈电中性，所以有机污水或污泥加阳离子型絮凝剂，对无机污水或污泥加阴离子型絮凝剂，对混合污水或污泥加非离子型絮凝剂。制成的絮凝剂与无机、聚丙烯酰胺联用，可提高絮凝效果。带有PAM的聚合氯化铝、聚合氯化铁，为无机有机高分子聚合物，它们具有无机、有机的双重优点，又避免了两者的不足，还具有某些独特的优点，使净水效果得到高度发挥。无机离子使悬浮颗粒发生絮凝并沉淀，高分子有机阳离子的高度架桥又促进了絮凝吸附速度，故能达到快速净水的目的。高分子物质甲壳素制备壳聚糖，并用壳聚糖、聚合铝和三氯化铁制成了高效复合型絮凝剂CAF，其净水效果优于无机絮凝剂聚合铝和三氯化铁，成本更低。
当前复合高分子絮凝剂的发展现状方向：
(1)加强基础研究的必要性；复合絮凝剂由于组分的复杂，对于其在水中可能存在的形态、转化规律及相互作用尚有很多模糊之处；因此，尽可能的应用现代先进的检测技术，在水化学研究的基础上，结合絮凝剂生产过程、混凝过程的实际，尤其是废水水质状况，对其中形态分布、转化及相互作用从分子水平予以揭示，从中确定具有优势混凝性能的形态，并加以合理研制和开发。
(2)确定适当配比和最佳工艺。每种组分在形态结构和凝聚-絮凝效果中作用的大小，需要在实验和实际应用中加以确定。针对某种废水水质，应考虑如何增强一种效应的同时，将不利效应控制在有限范围内。复合絮凝剂中各组分可以预先分别羟基化聚合后再加以混合，也可以先混合再羟基化聚合，但最终总是要形成羟基化的更高聚合度的无机高分子状态，才会达到优异絮凝效果，在设计制备方案或再加入其他成分时，要充分考虑这一点。
(3)絮凝剂的应用。对于不同的水质特征，各种复合絮凝剂表现出不同的处理效果，在选用最合适的絮凝剂和投加工艺操作程序时，只有根据实际情况，仔细区别判断，才能获得最佳处理效果。对于使用复合絮凝剂处理给水或废水的工程人员，了解不同种类药剂的特征、适应性、优点和不足也是很重要的。同时，还要加强絮凝剂应用过程中投药的控制技术、配合使用技术、絮凝剂性能的比较、高效反应器等的基础研究，提高混凝效率和出水水质。
与无机高分子絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂用量少，絮凝速度快，影响因素少，实践应用中发现无机-有机高分子絮凝剂复合使用效果更佳，只是过程很难控制。而絮凝剂发展的趋势可能是无机-有机物进行共聚而生成一种新型聚合物，使它既有电中和作用，又有长链大分子强烈的拖拉、网捕作用。目前，国内外对PAC与有机高分子复合絮凝剂的研究较多，发现PAC与阳离子型有机高分子的复合能够相互促进彼此的絮凝性能；而PAC与阴离子型有机高分子的复合絮凝剂只有当投加药剂量达到一定值时对絮凝效果才有促进作用。PAC与阳离子型有机高分子的复合相对阴离子型的情形要易于操作，且复合后其流动电流的响应值明显升高，电中和能力显著加强；而阴离子型对PAC絮凝作用的加强主要依其高分子链的架桥作用。对无机絮凝剂作用机理的探讨一直是推动其发展的根本所在，传统铝、铁盐的絮凝作用机理，即以其水解形态与水体颗粒物进行电中和脱稳、吸附架桥或黏附网捕卷扫，从而形成粗大絮体再加以分离。由于水解反应极为迅速，传统铝、铁盐在水解过程中并未形成具有优势絮凝效果的形态。无机高分子絮凝剂之所以高效的原因，就是在于其预制过程中形成具有一定水解稳定性的优势絮凝形态为主的产物。而铁系高分子絮凝剂是水处理、化工、轻工、矿山、冶金等部门广泛使用的药剂。铁系高分子絮凝剂具有耗量少、效率高、pH值适用范围宽、水中残留铁离子少、水解产物脱水性能优良等特点，因此它的应用日趋广泛。
总述，无机有机高分子复合铁盐絮凝剂具有更为突出的效果，其制备方法可以归结为两个大的方面：其一是在聚合铁的制造过程中引入一种或一种以上的阴离子，从而在一定程度上改变聚合物的形态结构及分布，制造出一类理想的新型聚合铁类絮凝剂；其二是依据协同增效的原理将聚合铁与一种或超过一种的其他化合物(包括有机的或无机的)复合制得一类新型高效絮凝剂。但是，在形态、聚合度及相应的凝聚-絮凝效果方面，无机高分子絮凝剂仍处于传统金属盐絮凝剂与有机絮凝剂之间。它的相对分子质量和粒度大小以及絮凝架桥能力仍比有机絮凝剂差很多，而且由于铁离子的热力学性能极不稳定，在水溶液中的溶解度非常小，最终将失稳或转化为晶形沉淀析出。因此如何控制其水解过程，并制备具有较强稳定性能的高分子形态为主的水解产物，是铝系无机高分子絮凝剂成功制备的关键与目标。
