天然高分子絮凝劑在工業污水處理中的應用

（科盛環?？萍脊煞萦邢薰?，江蘇 南京 210022）

引言

電鍍、印刷和石油等工業污水比較難處理，采用傳統的生化法或絮凝法處理過后的水質達不到排放標準。因此，結合工業污水處理的實際情況，選用新的絮凝劑處理工業污水尤為重要。如今，天然高分子憑借著易降解、可再生及無污染等優勢，被廣泛用于處理污水。例如，對石油工業污水的處理，可以采用天然高分子膠制成的絮凝劑對石油污水進行凈化。下面通過試驗對高分子絮凝劑處理污水的效果進行探討。

1 天然高分子絮凝劑處理污水的試驗

1.1 主要試劑和儀器

主要試劑包括：乙醇、20%的氫氧化鈉溶液、陽離子聚丙烯酰胺和堿式聚氯化鋁。主要設備儀器包括：燒杯、攪拌機和酸度計。

1.2 實驗的整體水質環境

試驗過程中，被污染過的原水取自電鍍廠電鍍時產生的工業污水。同時，試驗再取用石油田產生的石油工業污水和印刷廠產生的印刷工業污水。針對上述工業生產過程中產生的污水，要選擇合適的天然高分子絮凝劑進行處理，對污水進行凈化。

1.3 天然高分子絮凝劑的制備

準備好試劑和儀器之后，需要對天然高分子絮凝劑進行制備。制備天然高分子絮凝劑的過程為：取適量的季銨鹽醚化劑，再加入95%乙醇進行濕潤分散，之后加入20%的氫氧化鈉溶液進行堿化處理，在溫度為60℃的條件下將水預加熱2h，制成天然高分子絮凝劑FIO-C。

1.4 工業污水的絮凝實驗

首先在1 000 mL燒杯中加入被污染過的原水，轉速為150 r/min的快速攪拌下加入陽離子絮凝劑FIO-C，攪拌1 min，待溶液穩定后取上層清液進行分析。

1.5 結果分析

通過對靜置液上層清液進行檢測，可以分析出污水中的雜質含量較低，天然高分子絮凝劑FIO-C對污水處理效果較好。

2 天然高分子絮凝劑的種類及絮凝效果

天然高分子來源廣泛，因此天然高分子絮凝劑的種類較多，下面介紹三種高分子絮凝劑。

2.1 碳水化合物類

自然界中碳水化合物類物質來源廣，含量高。例如，自然界的植物中纖維素、淀粉和單寧等碳水化合物年產量高達6 000億噸。碳水化合物類的天然高分子絮凝劑能夠使污水中的雜質絮凝，主要是因為這類絮凝劑中的碳水化合物中含有活性基團，化學性質較為活潑[1]。同時，碳水化合物中羥基的醚化、氧化和酯化增加了活性基團的活性，提高了碳水化合物類天然高分子絮凝劑的絮凝能力，對污水中的雜質有促沉作用。因此，碳水化合物類天然高分子絮凝劑的優勢在于自然界中碳水化合物來源廣泛且含量大，同時通過化學變化，能夠提高碳水化合物類天然高分子絮凝劑的絮凝能力，大大提高水的凈化效果。

2.2 殼聚糖、甲殼素類

殼聚糖是線性聚胺，在酸性溶液中會溶解。溶解出的陽離子會對污水中的金屬離子進行吸附，可以有效除去污水中的金屬陽離子。同時，溶解出的陽離子還能夠吸附污水中帶負電荷的微粒，有效去除污水中的帶電顆粒。殼聚糖類天然高分子絮凝劑應用于染料、農藥及多氯聯苯等化工行業的廢水處理，取得了比較好的效果。其中，殼聚糖類高分子絮凝劑對食品加工產生的廢水作用最明顯，能夠吸附食品加工廢水中90%以上的雜質。甲殼素是由蟹殼或蝦殼經過化學處理，脫去殼中的碳酸鈣及其他雜質，分離出蛋白質得到的。甲殼素類高分子絮凝劑能夠處理污水是由于甲殼素含有氨基、羥基和酰氨基，能夠對污水中的雜質進行吸附和絮凝。殼聚糖和甲殼素類天然高分子絮凝劑處理污水的操作簡單，且不容易造成二次污染。

2.3 微生物類絮凝劑

微生物類絮凝劑是通過微生物的發酵對污水進行凈化，且整個發酵的過程無毒。因此，根據微生物類絮凝劑處理污水的特點，這類絮凝劑被廣泛應用于處理糞尿廢水、畜產廢水和紙漿廢水。通過研究發現，在培養基中加入2%的乙醇，能夠有效提高絮凝劑的絮凝作用。除此之外，選用合適的原料進行微生物發酵也能夠提高經濟效益，例如，為了獲得有機氮源，可以選用大豆進行制造，減少培養微生物過程的費用。因此，微生物類絮凝劑處理污水無污染，且經濟效益較高[2]。

綜上所述，天然有機高分子絮凝劑在自然界中來源較為廣泛，污染較小。

3 絮凝劑在工業廢水處理中的應用

如今，使用絮凝劑處理工業廢水操作簡單，且絮凝劑的來源廣泛，因此絮凝劑處理工業廢水的方法被廣泛應用于工業生產中。絮凝劑的種類有很多，可以分為微生物絮凝劑、無機鹽類絮凝劑和有機高分子絮凝劑。其中，微生物絮凝劑主要是通過微生物發酵對工業污水進行絮凝凈化，微生物絮凝操作過程無危害，且有利于保護環境。無機鹽類絮凝劑可以分為兩大類：無機高分子絮凝劑和無機低分子鹽類絮凝劑。有機高分子絮凝劑主要包括天然有機高分子絮凝劑和合成有機高分子絮凝劑。因此，在選擇絮凝劑處理污水時，要結合工業污水的實際成分，選用合適的絮凝劑，既要提高最終出水的水質，也要降低污水處理的成本。

3.1 絮凝劑工作原理

對于絮凝劑處理工業污水的原理，下面舉例說明無機鹽絮凝劑處理污水的過程。例如，選用硫酸鐵作為絮凝劑處理工業污水時，首先將硫酸鐵和有機陰離子絮凝劑聚丙烯酰銨制成水溶液，然后倒入工業污水中，產生雙層電層，使污水中的顆粒失去穩定性，聚集形成膠狀物質，具有一定重量的膠狀物質會沉淀，從而除去污水中的懸浮顆粒，達到凈化污水的目的。處理后的水質達到一定的標準，可以再次利用。因此，無機鹽類絮凝劑在使用過程中操作簡單，能夠降低污水處理的費用。但經無機鹽類絮凝劑處理過的工業廢水出水含有雜質較多，處理效果不佳。

3.2 無機高分子絮凝劑

上世紀六十年代，無機高分子絮凝劑的運用提高了對污水的凈化能力。與傳統絮凝劑相比較，無機高分子絮凝劑處理污水成本較低，同時提高了出水質量，因此，無機高分子絮凝劑已成為污水處理的主流凝劑。如今，世界各國化工行業利用無機高分子絮凝劑處理污水已經形成規模，同時無機高分子絮凝劑化學性質穩定，因此無機高分子絮凝劑成為處理污水的主要絮凝劑之一。

3.3 簡單的無機聚合物絮凝劑

無機聚合物絮凝劑是采用鋁鹽和鐵鹽的聚合物用作絮凝劑。與傳統無機鹽絮凝劑相比，無機聚合物絮凝劑的優勢在于不僅能夠在處理污水過程中提供大量絡合離子，還能夠對污水中的顆粒進行吸附，有效提高了污水凈化的效果。通常無機聚合物絮凝劑包括聚合氯化鐵絮凝劑、聚合氯化鋁絮凝劑和聚合硫酸鋁絮凝劑等。除了能夠對污水中的顆粒進行吸附，還能夠在污水中發生物理化學反應，降低了污水中膠體表面的電荷。同時，使部分膠體顆粒由互相排斥變為互相吸引，形成的膠狀混凝物達到了一定重量便會沉降，形成膠體沉淀。

此外，通過對聚硅鋁引入高電荷的離子，形成聚硅酸硫酸鋁。引入的硫酸根增強了絡合能力，提高了絮凝劑的絮凝效果。引入硫酸根能夠增強絡合能力的原因可能是硫酸根離子能夠改變聚合物的形態結構，也有可能是硫酸根離子和聚合物之間存在協同作用。因此，這種引入硫酸根離子增強絮凝劑的絮凝效果具有極大的研究價值。

4 結論

通過對上述絮凝劑的介紹，我們可以得出結論：無機絮凝劑化學性質穩定，但在處理污水過程中不能徹底清除雜質。有機高分子絮凝劑來源廣泛，處理污水過程操作簡單且經濟效益較高。微生物絮凝劑處理污水時污染小、成本低。在進行工業污水處理時，應結合工業污水的實際成分和處理污水的費用，選擇合適的絮凝劑。