合成高分子絮凝剂及微生物絮凝剂分类及应用

1. 合成高分子絮凝剂的凝聚作用
   由于氢键结合、静电结合、范德华力等作用，高分子絮凝剂对胶粒有较强的吸附结合力。高聚合度的线形高分子在溶液中保持伸展形状，发挥吸附架桥作用，把许多细小颗粒吸附后缠结在一起。
   
2. 聚丙烯酰胺(PAM)
   俗称3号絮凝剂。国产现有粉剂和透明胶状两种。透明胶体含聚丙烯酰胺8%-9%。结构式为右图，
   ，相对分子质量可达800万，国外达1000万-1500万。PAM可通过碱化后水解使部分酰胺基转化为羧酸基，羟酸基离解成-COO-。碱化后絮凝效果比未碱化的提高几倍。有研究表明:过多的酰胺基转化为羧酸基会使羧酸基与胶粒亲和力比酰胺基小，且羧酸基增多不利于与带负电的胶粒结合，故应选适当的加碱比和溶液浓度，应通过试验确定。有研究者建议配制浓度取0.5%、加碱比35%(纯质量比)，水解5h后稀释至0.1%，液体贮存时要加杀菌剂。
   PAM作为絮凝剂(助凝剂)常与其他混凝剂一起使用，会产生良好的凝聚效果。当原水浊度低时，宜先加其他混凝剂聚合氯化铝后投加PAM(相隔30s)，使杂质颗粒先行脱稳到一定程度，为PAM大离子的絮凝作用创造有利条件。如原水浊度高，应先加PAM，再加其他絮凝剂。PAM对于处理高浊水、低浊水和污泥脱水都有明显效果。
   
3. 有机絮凝剂
   有机絮凝剂的投加工艺流程如下。
   稳定的胶体悬浮液→首次混凝剂(有机、无机混凝剂或两者混用)→混凝阶段(胶体悬浮液脱稳，形成微絮体)→二次混凝剂/絮凝剂(有机聚合物)→絮凝阶段(形成大絮体)→悬浮物沉降
   胶体悬浮液经加入混凝剂聚合氯化铝脱稳后，经常用聚合物型絮凝剂来增强水净化工艺的效能。由于聚合物型絮凝剂有很高的分子量，它们对絮凝阶段生成的微絮体具有极好的架桥作用，从而使微小絮体变大。
   混凝阶段后，只需用很少量的絮凝剂(0.01-0.05mg/L)，就可以对固体颗粒产生极大的捕集作用，加速絮体的形成，使絮体变得致密，沉降速度加快。
   有机絮凝剂的作用为:使水质达到最优，出水浊度可达0.1-0.2NTU，而又缩短水在设备中的停留时间，避免水携带固体颗粒到下一步工序；经过砂滤器过滤后，出水浊度可达0.1-0.01NTU，SDI≤3；用较少的操作费用达到水厂的目标水产量；在不需要扩大很多投资情况下，增加水产量以满足更大的供水需求，提高过滤系统工作效能，延长过滤器的运行周期；大大减少污泥的处理与处置问题及处理费用。
   (1)阴离子型和非离子型；SNF FLOERGER生产全系列用于饮用水净化的聚合物型絮凝剂。
   非离子型PAM系列产品AH912PWG和FA92OPWG是丙烯酰胺的均聚物。它们的电荷密度为0，也就是说，既不带正电荷也不带负电荷。这种产品的相对分子质量为500万-1500万。
   阴离子型PAM系列产品AN900PWG由不同比例的丙烯酰胺和丙烯酸钠共聚而成。该系列每一种产品分子中的官能团数量决定了它絮凝处理某具体悬浮液的适用性。其分子带负电荷，产品的电荷密度范围为1%-50%，相对分子质量为500万-2200万。
   (2)阳离子型聚合物PAM系列产品FO4000PWG该絮凝剂是由丙烯酰胺和二甲基胺乙基丙烯酰胺酸酯及一氯甲烷季铵盐共聚而成的。它们带正电荷，电荷密度从大于0到小于15%，产品的相对分子质量从300万-1500万。
   
4. 各类有机高分子絮凝剂的性能和应用
   (1)阳离子型聚合物的性能及应用；絮凝作用有吸附架桥和电中和。低分子量阳离子聚合物絮凝作用主要靠电中和，聚合物分子量越高，絮凝效果越好，用量也越少。当采用仲胺或叔胺时，随pH值升高，絮凝性能下降，但季铵型降低很少；在碱性范围宜采用季铁盐。阳离子型聚合物可与水中溶解物发生反应，生成不溶盐，例如与带有-SO3H、-SO4H基团作用，例如木质素磺酸，与带有-COOH基团作用，例如果胶与带有-OH基团的酚类作用，例如单宁、腐殖酸。由于这些性能，使它既有除浊功能，又有脱色作用，还可以作为含油废水的破乳剂使用。
   (2)阴离子型聚合物的性能及应用；阴离子型聚合物都是高分子量的，由于离子基团的相互排斥，在水中分子的延层度大，故有良好的絮凝性能。这种絮凝剂有羧酸盐类的弱酸型和磺酸类的强酸型。后者带有磺酸盐的聚合物，有乙烯磺酸钠和丙烯酰胺或丙烯酸的共聚物及丙烯酰胺的磺甲基化产物，其特点是不易受pH值影响。目前作为阴离子型高分子絮凝剂常用的是聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠。聚丙烯酰胺加碱部分水解体絮凝剂适于pH值中性至碱性，含无机质多的悬浮液，也可用于城市下水的一级处理。聚丙烯酸钠对带负电荷的粒子是不适用的，对金属氢氧化物之类带正电荷的粒子有良好的絮凝性能。
   (3)非离子型聚合物的性能和应用；目前仅限于使用聚丙烯酰胺。它在酸性条件下比阴离子型好。
   (4)有机高分子聚合物的使用阴离子型在碱性中效果好，阳离子型及非离子型在酸性水中效果好；低浊水，宜先加高分子有机絮凝剂，加入量为0.1-0.2mg/L，后加无机混凝剂，用铝盐、铁盐或石灰配合使用。阳离子型高分子聚合物对负电荷有良好絮凝效果，若欲
   用阴离子型高分子聚合物，水中需有Ca2+等二价金属离子，原因是它能减少颗粒所带负电荷之间的斥力。使用阴离子型和非离子型聚合物絮凝负电荷胶体时，相对分子质量应大于100万。药剂的选择和加药量应通过试验确定。
5. 微生物絮凝别
   主要通过架桥絮凝、电荷中和、卷扫作用完成絮凝。微生物有吸附作用，链状生物带正电荷，可与带负电荷的胶体作用。这项技术正处于发展中。

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