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什么是絮凝劑？絮凝劑分類
絮凝劑分類：
絮凝劑按照其化學(xué)成分總體可分為無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑兩類。其中無機(jī)絮凝劑又包括無機(jī)凝聚劑和無機(jī)高分子絮凝劑；有機(jī)絮凝劑又包括合成有機(jī)高分子絮凝劑、天然有機(jī)高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。
絮凝劑理論基礎(chǔ)：“聚并”理論，絮凝劑主要是帶有正（負(fù))電性的基團(tuán)和水中帶有負(fù)(正）電性的難于分離的一些粒子或者顆粒相互靠近，降低其電勢(shì)，使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并利用其聚合性質(zhì)使得這些顆粒集中，并通過物理或者化學(xué)方法分離出來。一般為達(dá)到這種目的而使用的藥劑，稱之為絮凝劑。絮凝劑主要應(yīng)用于給水和污水處理領(lǐng)域。
絮凝劑的品種繁多，從低分子到高分子，從單一型到復(fù)合型，總的趨勢(shì)是向廉價(jià)實(shí)用、無du的方向發(fā)展。
無機(jī)絮凝劑價(jià)格便宜，但對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不利影響；有機(jī)高分子絮凝劑雖然用量少，浮渣產(chǎn)量少，絮凝能力強(qiáng)，絮體容易分離，除油及除懸浮物效果好，但這類高聚物的殘余單體具有“三致”效應(yīng)(致畸、致癌、致突變)，因而使其應(yīng)用范圍受到限制；
微生物絮凝劑因不存在二次污染，使用方便，應(yīng)用前景誘人。微生物絮凝劑將可能在未來取代或部分取代傳統(tǒng)的無機(jī)高分子和合成有機(jī)高分子絮凝劑。微生物絮凝劑的研制和應(yīng)用、其特性和優(yōu)勢(shì)為水處理技術(shù)的發(fā)展展示了一個(gè)廣闊的前景。
無機(jī)絮凝劑主要分為兩大類別：
鐵制劑系列和鋁制劑系列，當(dāng)然也包括其叢生的高聚物系列。
無機(jī)絮凝劑包括硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵等，其中硫酸鋁較早是由美國(guó)開發(fā)的，并一直沿用至今的一種重要的無機(jī)絮凝劑。常用的鋁鹽有硫酸鋁AL2(SO4)3.18H2O和明礬AL2(SO4)3.K2SO4.24H2O，另一類是鐵鹽有三氯化鐵水合物FeCL3.6H2O.硫酸亞鐵水合物FeSO4.7H2O和硫酸鐵。
簡(jiǎn)單的無機(jī)聚合物絮凝劑，這類無機(jī)聚合物絮凝劑主要是鋁鹽和鐵鹽的聚合物。如聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚合氯化鐵(PFC)以及聚合硫酸鐵(PFS)等。無機(jī)聚合物絮凝劑之所以比其它無機(jī)絮凝劑效果好，其根本原因在于它能提供大量的絡(luò)合離子，且能夠強(qiáng)烈吸附膠體微粒，通過吸附、橋架、交聯(lián)作用，從而使膠體凝聚。同時(shí)還發(fā)生物理化學(xué)變化，中和膠體微粒及懸浮物表面的電荷，降低了δ電位，使膠體微粒由原來的相斥變?yōu)橄辔�，破壞了膠團(tuán)穩(wěn)定性，使膠體微粒相互碰撞，從而形成絮狀混凝沉淀，沉淀的表面積可達(dá)(200～1000)m2/g，極具吸附能力。
硫酸鐵性狀
灰白色粉末或正交棱形結(jié)晶流動(dòng)淺黃色粉末。對(duì)光敏感。易吸濕。在水中溶解緩慢，但在水中有微量硫酸亞鐵時(shí)溶解較快，微溶于乙醇，幾乎不溶于丙酮和乙酸乙酯。在水溶液中緩慢地水解，相對(duì)密度(d18)3.097，熱至480℃分解。商品通常約含20%水呈淺黃色，也有含9分子結(jié)晶水的，相對(duì)密度2.1，175℃失去7分子結(jié)晶水。
硫酸鐵用途
1、用于銀的分析，糖的定量測(cè)定。用作染料。墨水。凈水。鋁的雕刻。消du。聚合催化劑等。
2、分析試劑、糖定量測(cè)定、鐵催化劑、媒染劑、凈水劑制顏料、藥物。
3、水處理行業(yè)用作凈水的混凝劑和污泥的處理劑。
4、被用作媒染劑以及工業(yè)廢水的凝結(jié)劑，也用于顏料中。
5、醫(yī)藥上用硫酸鐵作收斂劑和止血?jiǎng)?/span>
6、用于鍍鋅鎳鐵合金、鍍鋅鐵鈷合金等電解液中。
硫酸鋁性質(zhì)
極易溶于水，硫酸鋁在純硫酸中不能溶解（只是共存），在硫酸溶液中與硫酸共同溶解于水，所以硫酸鋁在硫酸中溶解度就是硫酸鋁在水中的溶解度。常溫析出含有18分子結(jié)晶水，為18水硫酸鋁，工業(yè)上生產(chǎn)多為18水硫酸鋁。含無水硫酸鋁51.3%，即使100℃也不會(huì)自溶（溶于自身結(jié)晶水）。不易風(fēng)化而失去結(jié)晶水，比較穩(wěn)定，加熱會(huì)失水，高溫會(huì)分解為氧化鋁和硫的氧化物。加熱至770℃開始分解為氧化鋁、三氧化硫、二氧化硫和水蒸氣。溶于水、酸和堿，不溶于乙醇。水溶液呈酸性。水解后生成氫氧化鋁。水溶液長(zhǎng)時(shí)間沸騰可生成堿式硫酸鋁。工業(yè)品為灰白色片狀、粒狀或塊狀，因含低鐵鹽而帶淡綠色，又因低價(jià)鐵鹽被氧化而使表面發(fā)黃。粗品為灰白色細(xì)晶結(jié)構(gòu)多孔狀物。無du，粉塵能刺激眼睛。
硫酸鋁用途
1、造紙工業(yè)中用作紙張施膠劑，以增強(qiáng)紙張的抗水、防滲性能；
2、溶于水后能使水中的細(xì)小微粒和自然膠粒凝聚成大塊絮狀物，從而自水中除去，故用作供水和廢水的混凝劑；
3、用作濁水凈化劑，也用作沉淀劑、固色劑、填充劑等。在化妝品中用作抑汗化妝品原料（收斂劑）；
4、消防工業(yè)中，與小蘇打、發(fā)泡劑組成泡沫滅火劑；
5、分析試劑，媒染劑，鞣革劑，油脂脫色劑，木材防腐劑；
6、白蛋白巴氏殺菌的穩(wěn)定劑(包括液體或冷凍全蛋、蛋白或蛋黃)；
7、可作原料，用于制造人造寶石和銨明礬，其他鋁酸鹽；
8、燃料工業(yè)中，在生產(chǎn)鉻黃和色淀染料時(shí)作沉淀劑，同時(shí)又起固色和填充劑作用。
改性的單陽(yáng)離子無機(jī)絮凝劑
除常用的聚鋁、聚鐵外，還有聚活性硅膠及其改性品，如聚硅鋁(鐵)、聚磷鋁(鐵)。改性的目的是引入某些高電荷離子以提高電荷的中和能力，引入羥基、磷酸根等以增加配位絡(luò)合能力，從而改變絮凝效果，其可能的原因是：某些陰離子或陽(yáng)離子可以改變聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)及分布，或者是兩種以上聚合物之間具有協(xié)同增效作用。
1、聚硅酸絮凝劑(PSAA)由于制備方法簡(jiǎn)便，原料來源廣泛，成本低，是一種新型的無機(jī)高分子絮凝劑，對(duì)油田稠油采出水的處理具有更強(qiáng)的除油能力，故具有極大的開發(fā)價(jià)值及廣泛的應(yīng)用前景。
2、聚硅酸硫酸鐵(PFSS)絮凝劑，發(fā)現(xiàn)高度聚合的硅酸與金屬離子一起可產(chǎn)生良好的混凝效果。將金屬離子引到聚硅酸中，得到的混凝劑其平均分子質(zhì)量高達(dá)2×10，有可能在水處理中部分取代有機(jī)合成高分子絮凝劑。
3、聚磷氯化鐵(PPFC)中高價(jià)陰離子與Fe3+有較強(qiáng)的親和力，對(duì)Fe3+的水解溶液有較大的影響，能夠參與Fe3+的絡(luò)合反應(yīng)并能在鐵原子之間架橋，形成多核絡(luò)合物；對(duì)水中帶負(fù)電的硅藻土膠體的電中和吸附架橋作用增強(qiáng)，同時(shí)由于的參與使礬花的體積、密度增加，絮凝效果提高。
4、聚磷氯化鋁(PPAC)也是基于磷酸根對(duì)聚合鋁(PAC)的強(qiáng)增聚作用，在聚合鋁中引入適量的磷酸鹽，通過磷酸根的增聚作用，使得PPAC產(chǎn)生了新一類高電荷的帶磷酸根的多核中間絡(luò)合物。
5、聚硅酸鐵(PSF)它不僅能很好地處理低溫低濁水，而且比硫酸鐵的絮凝效果有明顯的優(yōu)越性，如用量少，投料范圍寬，礬花形成時(shí)間短且形態(tài)粗大易于沉降，可縮短水樣在處理系統(tǒng)中的停留時(shí)間等，因而提高了系統(tǒng)的處理能力，對(duì)處理水的pH值基本無影響。
改性的多陽(yáng)離子無機(jī)絮凝劑
1、聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)在飲用水及污水處理中，有著比明礬更好的效果；在含油廢水及印染廢水中PAFCS比PAC的效果均優(yōu)，且脫色能力也優(yōu)；絮凝物比重大，絮凝速度快，易過濾，出水率高；其原料均來源于工業(yè)廢渣，成本較低，適合工業(yè)水處理。鋁鐵共聚復(fù)合絮凝劑也屬這類產(chǎn)品，它的生產(chǎn)原料氯化鋁和氯化鐵均是廉價(jià)的傳統(tǒng)無機(jī)絮凝劑，來源廣，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，有利于開發(fā)應(yīng)用。鋁鹽和鐵鹽的共聚物不同于兩種鹽的混合物，它是一種更有效地綜合了PAC和FeCl3的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)了去濁效果的絮凝劑。其有效鐵鋁含量(AL2O3+Fe2O3)大于22%，產(chǎn)品吸濕性強(qiáng)。研究表明：在聚合氯化鋁的(PAC)的有效鋁含量大于PAFCS有效鋁鐵含量的情況下，PAFCS在污水處理中有著比明礬更好的結(jié)果;在含油廢水中及印染廢水中PAFCS比PAC的效果均優(yōu)，且脫色能力也強(qiáng)。絮凝物比重大、絮凝速度快、易過濾、出水率高，其原料均于工業(yè)廢渣，成本較低，適合廢水處理。
2、聚合聚鐵硅絮凝劑也是其中之一，采用其處理生活污水，其處理效果及COD去除率均優(yōu)于聚合鐵，除濁率達(dá)99%以上，脫色率65%～70%，COD去除率達(dá)70%，同時(shí)可除去生活污水中的大部分氨氮和全部磷。
3、鋁鐵共聚復(fù)合絮凝劑也屬于這類產(chǎn)品，它的生產(chǎn)原料氯化鋁和氯化鐵均是廉價(jià)的傳統(tǒng)的無機(jī)絮凝劑，來源廣、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，有利于開發(fā)利用。鋁鹽和鐵鹽的共聚物不同于兩種鹽的混合物，它是一種更有效地綜合了PAC和FeCL3的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)了去濁效果的絮凝劑。其中鋁鐵共聚復(fù)合絮凝劑中鐵的含量及形態(tài)分布對(duì)絮凝性能的影響有待于進(jìn)一步研究，共聚物的pH值由PAC和FeCL3溶液的水解能力決定，對(duì)應(yīng)溶液的pH值在其兩種母液之間，視其中鋁鹽或鐵鹽含量的多少而定。
聚合硫酸鐵無機(jī)高分子絮凝劑
聚合硫酸鐵是一種多羥基、多核結(jié)合體的陽(yáng)離子型無機(jī)高分子絮凝劑， 它可以與水以任意比例快速混合，它比一般的無機(jī)混合凝劑有較大的分子量，用作水處理劑時(shí)，具有較強(qiáng)的吸附、絮橋、凝聚沉淀性能，且絮凝體形成大而快，絮體不易破碎，重凝性能好，沉淀后的水過濾快，凈水PH值范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
聚合氯化鋁：聚合氯化鋁屬于無機(jī)混凝劑。主要是飲用水處理，市政污水處理以及造紙印染廢水處理。其價(jià)格低，市場(chǎng)應(yīng)用范圍廣。
3、聚合氯化鋁鐵加入單質(zhì)鐵離子或三氧化鐵和其它含鐵化合物復(fù)合而制得的一種新型混凝劑。主要用于飲用水以及工業(yè)廢水處理。
有機(jī)高分子絮凝劑
無機(jī)絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)是比較經(jīng)濟(jì)、用法簡(jiǎn)單;但用量大、絮凝效果低，而且存在成本高、腐蝕性強(qiáng)的缺點(diǎn)。有機(jī)高分子絮凝劑是20世紀(jì)60年代后期才發(fā)展起來的一類新型廢水處理劑。與傳統(tǒng)絮凝劑相比，它能成倍的提能，且價(jià)格較低，因而有逐步成為主流藥劑的趨勢(shì)。加上產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，有機(jī)聚合類絮凝劑的生產(chǎn)已占絮凝劑總產(chǎn)量30%～60%。
某些天然的高分子有機(jī)物例如含羧基較多的多聚糖和含磷酸基較多的淀粉都有絮凝性能。用化學(xué)方法在大分子中引入活性基團(tuán)可提高這種性能，如將一種天然多糖進(jìn)行醚化反應(yīng)引入羧基、酰胺基等活性基團(tuán)后，絮凝性能較好，可加速蔗汁沉降。
將天然的高分子物質(zhì)如淀粉、纖維素、殼聚糖等與丙烯酰胺進(jìn)行接枝共聚，聚合物有良好的絮凝性能，或兼有某些特殊的性能。國(guó)內(nèi)研制的一些產(chǎn)品，主要應(yīng)用于污水處理和污泥脫水。
由于大多數(shù)有機(jī)高分子絮凝劑本身或其水解、降解產(chǎn)物有du，且合成用丙烯酰胺單體有du，能麻醉人的中樞神經(jīng)，應(yīng)用領(lǐng)域受到一定限制，迫使絮凝劑向廉價(jià)實(shí)用、無du的方向發(fā)展。
品種分類
有機(jī)絮凝劑有不少品種。它們都是含有大量活性基團(tuán)的高分子有機(jī)物，主要有三大類：
1、以天然的高分子有機(jī)物為基礎(chǔ)，經(jīng)過化學(xué)處理增加它的活性基團(tuán)含量而制成。
2、用現(xiàn)代的有機(jī)化工方法合成的聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品。
3、用天然原料和聚丙烯酰胺接枝(或共聚)制成。
有機(jī)高分子絮凝劑有天然高分子和合成高分子兩大類。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上可以分為以下3種類型：
(1)聚胺型-低分子量陽(yáng)離子型電解質(zhì)；
(2)季銨型-分子量變化范圍大，并具有較高的陽(yáng)離子性；
(3)丙烯酰胺的共聚物-分子量較高，可以幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)、幾千萬(wàn)，均以乳狀或粉狀的劑型出售，使用上較不方便，但絮凝性能好。根據(jù)含有不同的官能團(tuán)離解后粒子的帶電情況可以分為陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型3大類。有機(jī)高分子絮凝劑大分子中可以帶-COO-、-NH-、-SO3、-OH等親水基團(tuán)，具有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)。
因其活性基團(tuán)多，分子量高，具有用量少，浮渣產(chǎn)量少，絮凝能力強(qiáng)，絮體容易分離，除油及除懸浮物效果好等特點(diǎn)，在處理煉油廢水上有不錯(cuò)的效果。
聚丙烯酰胺
在國(guó)內(nèi)水處理中使用較廣泛的絮凝劑，是合成的聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品，主要分為陰離子型，陽(yáng)離子型，非離子型和兩性離子型。聚丙烯酰胺(polyacrylamide)，常簡(jiǎn)寫為PAM(過去亦有簡(jiǎn)寫為PHP）水處理使用的各種PAM，實(shí)質(zhì)上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸鈉經(jīng)過共聚反應(yīng)生成的高分子產(chǎn)物，有一系列的產(chǎn)品。
聚丙烯酰胺按分子量的大小可分為超高相對(duì)分子量聚丙烯酰胺、高相對(duì)分子量聚丙烯酰胺、中相對(duì)分子量聚丙烯酰胺和低相對(duì)分子量聚丙烯酰胺。超高相對(duì)分子量聚丙烯酰胺主要用于油田的三次采油，高相對(duì)分子量聚丙烯酰胺主要用做絮凝劑，中相對(duì)分子量聚丙烯酰胺主要用做紙張的干強(qiáng)劑，低相對(duì)分子量聚丙烯酰胺主要用做分散劑。
聚丙烯酰胺屬于高分子聚合物。專業(yè)針對(duì)各種難以處理的廢水的處理以及污泥脫水的處理。(污泥脫水一般采用陽(yáng)離子聚丙烯酰胺)在市政污水以及造紙印染行業(yè)的污泥處理中，應(yīng)用廣泛。
丙烯酰胺的分子式為：CH2 = CH－CONH2
丙烯酸鈉的分子式為：CH2 = CH－COONa
非離子型有機(jī)高分子絮凝劑
非離子型有機(jī)高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺。它由丙烯酰胺聚合而得。
陰離子型有機(jī)高分子絮凝劑
聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鈣以及聚丙烯酰胺的加堿水解物等聚合物。
苯乙烯磺酸鹽、木質(zhì)磺酸鹽、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物。
陽(yáng)離子型有機(jī)高分子絮凝劑
季銨化的聚丙烯酰胺陽(yáng)離子均是將-NH2經(jīng)過羥甲基化和季銨化而得，可以分為聚丙烯酰胺陽(yáng)離子化和陽(yáng)離子化丙烯酰胺聚合。
聚丙烯酰胺(PAM)先與甲醛水溶液反應(yīng)，酰胺基部分羥甲基化，其次與仲胺反應(yīng)進(jìn)行烷胺基化，然后與鹽酸或胺基化試劑反應(yīng)使叔胺季銨化。
在堿性條件下，先由丙烯酰胺與甲醛水溶液反應(yīng)，然后與二甲胺反應(yīng)，冷卻后加鹽酸季銨化。產(chǎn)物經(jīng)蒸發(fā)濃縮、過濾，得季銨化丙烯酰胺單體。
聚丙烯酰胺的陽(yáng)離子衍生物
這類產(chǎn)品多是由丙烯酰胺與陽(yáng)離子單體共聚合得到的。
兩性聚丙烯酰胺聚合物
以部分水解聚丙烯酰胺加入適量甲醛和二甲胺，通過曼尼茲反應(yīng)合成出具有羧基和胺甲基的兩性型聚丙烯酰胺絮凝劑。
丙烯酰胺接枝共聚物
因?yàn)榈矸蹆r(jià)廉來源豐富，其本身也是高分子化合物，它具有親水的剛性鏈，以這種剛性鏈為骨架，接上柔性的聚丙烯酰胺支鏈，這種剛?cè)嵯酀?jì)的網(wǎng)狀大分子除了保持原聚丙烯酰胺的功能之外，還具有某些更為優(yōu)異的性能。
復(fù)合絮凝劑
有機(jī)無機(jī)復(fù)合絮凝劑以品種多樣和性能多元化占主導(dǎo)地位。作用機(jī)理主要與協(xié)同作用相關(guān)。無機(jī)高分子成分吸附雜質(zhì)和懸浮微粒，使形成顆粒并逐漸增大;而有機(jī)高分子成分通過自身的橋聯(lián)作用，利用吸附在有機(jī)高分子上的活性基團(tuán)產(chǎn)生網(wǎng)捕作用，網(wǎng)捕其它雜質(zhì)顆粒一同下沉。同時(shí)，無機(jī)鹽的存在使污染物表面電荷中和，促進(jìn)有機(jī)高分子的絮凝作用，大大提高絮凝效果。我國(guó)無機(jī)高分子絮凝劑的生產(chǎn)和應(yīng)用已取得長(zhǎng)足進(jìn)展，較具有代表性的聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵的研究，已居前列。
微生物絮凝劑
國(guó)外微生物絮凝劑的商業(yè)化生產(chǎn)始于20世紀(jì)90年代，因不存在二次污染，使用方便，應(yīng)用前景誘人。如紅平紅球菌及由此制成的NOC-1是目前發(fā)現(xiàn)的較佳微生物絮凝劑，具有很強(qiáng)的絮凝活性，廣泛用于畜產(chǎn)廢水、膨化污泥、有色廢水的處理。我國(guó)微生物絮凝劑的制品尚未見報(bào)導(dǎo)。
微生物絮凝劑主要包括利用微生物細(xì)胞壁提取物的絮凝劑，利用微生物細(xì)胞壁代謝產(chǎn)物的絮凝劑、直接利用微生物細(xì)胞的絮凝劑和克隆技術(shù)所獲得的絮凝劑。微生物產(chǎn)生的絮凝劑物質(zhì)為糖蛋白、粘多糖、蛋白質(zhì)、纖維素、DNA等高分子化合物，相對(duì)分子質(zhì)量在105以上。
微生物絮凝劑是利用生物技術(shù)，從微生物體或其分泌物提取、純化而獲得的一種安全、，且能自然降解的新型水處理劑。由于微生物絮凝劑可以克服無機(jī)高分子和合成有機(jī)高分子絮凝劑本身固有的缺陷，較終實(shí)現(xiàn)無污染排放，因此微生物絮凝劑的研究正成為當(dāng)今絮凝劑方面研究的重要課題。
微生物絮凝劑的研究者早就發(fā)現(xiàn)，一些微生物如酵母、細(xì)菌等有細(xì)胞絮凝現(xiàn)象，但一直未對(duì)其產(chǎn)生重視，僅是作為細(xì)胞富集的一種方法。近十幾年來，細(xì)胞絮凝技術(shù)才作為一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的生物產(chǎn)品分離技術(shù)在連續(xù)發(fā)酵及產(chǎn)品分離中得到廣泛的應(yīng)用。
微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生的具有絮凝功能的高分子有機(jī)物。主要有糖蛋白、粘多糖、纖維素和核酸等。從其來源看，也屬于天然有機(jī)高分子絮凝劑，因此它具有天然有機(jī)高分子絮凝劑的一切優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，微生物絮凝劑的研究工作已由提純、改性進(jìn)入到利用生物技術(shù)培育、篩選優(yōu)良的菌種，以較低的成本獲得的絮凝劑的研究，因此其研究范圍已超越了傳統(tǒng)的天然有機(jī)高分子絮凝劑的研究范疇。具有分泌絮凝劑能力的微生物稱為絮凝劑產(chǎn)生菌。
較早的絮凝劑產(chǎn)生菌是Butterfield從活性污泥中篩選得到。1976年，Nakamura j.等人從霉菌、細(xì)菌、放線菌、酵母菌等菌種中，篩選出19種具有絮凝能力的微生物，其中以醬油曲霉(Aspergillus souae)AJ7002產(chǎn)生的絮凝劑效果較好。 [2]
1985年，Takagi H等人研究了擬青霉素(Paecilomyces sp.l-1)微生物產(chǎn)生的絮凝劑PF101。PF101對(duì)枯草桿菌、大腸桿菌、啤灑酵母、血紅細(xì)胞、活性污泥、纖維素粉、活性炭、硅藻土、氧化鋁等有良好的絮凝效果。
1986年，Kurane等人利用紅平紅球菌 (Rhodococcuserythropolis)研制成功息生物絮凝劑NOC-1，對(duì)大腸桿菌、酵母、泥漿水、河水、粉煤灰水、活性碳粉水、膨脹污泥、紙漿廢水等均有極好的絮凝和脫色效果，是目前發(fā)現(xiàn)的較好的微生物絮凝劑。
絮凝劑的分子質(zhì)量、分子結(jié)構(gòu)與形狀及其所帶基團(tuán)對(duì)絮凝劑的活性都有影響。一般來講，分子量越大，絮凝活性越高；線性分子絮凝活性高，分子帶支鏈或交聯(lián)越多，絮凝性越差；絮凝劑產(chǎn)生菌處于培養(yǎng)后期，細(xì)胞表面蔬水性增強(qiáng)，產(chǎn)生的絮凝劑活性也越高。處理水體中膠體離子的表面結(jié)構(gòu)與電荷對(duì)絮凝效果也有影響。一些報(bào)道指出，水體中的陽(yáng)離子，特別是Ca2+、Mg2+的存在能有效降低膠體表面負(fù)電荷，促進(jìn)“架橋”形成。另外，高濃度Ca2+的存在還能保護(hù)絮凝劑不受降解酶的作用。微生物絮凝劑、安全、不污染環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)藥、食品加工、生物產(chǎn)品分離等領(lǐng)域也有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
絮凝劑工作原理：
絮凝沉淀法是選用無機(jī)絮凝劑（如硫酸鋁）和有機(jī)陰離子型絮凝劑聚丙烯酰銨（PAM）配制成水溶液加入廢水中，便會(huì)產(chǎn)生壓縮雙電層，使廢水中的懸浮微粒失去穩(wěn)定性，膠粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝體、礬花。絮凝體長(zhǎng)大到一定體積后即在重力作用下脫離水相沉淀，從而去除廢水中的大量懸浮物，從而達(dá)到水處理的效果。為提高分離效果，可適時(shí)、適量加入助凝劑。處理后的污水在色度、含鉻、懸浮物含量等方面基本上可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，可以外排或用作人工注水采油的回注水。
絮凝劑是目前污水治理中應(yīng)用較為廣泛的一種藥劑，絮凝過程是污水處理工藝中不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。按其化學(xué)成分可分為：無機(jī)鹽類絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。用戶可以依據(jù)廢水性質(zhì)不同進(jìn)行合理選擇。絮凝劑與廢水處理設(shè)備相結(jié)合，使廢水處理效果更加，有效解決了廢水處理難題。
絮凝劑在廢水處理中的應(yīng)用有效的提升了污水處理速率，使廢水處理效果顯著。目前，該藥劑在各行業(yè)廢水處理中應(yīng)用較為廣泛，確保經(jīng)大型污水處理設(shè)備處理后的水質(zhì)能夠符合規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)，有效防止了水污染現(xiàn)狀的惡化，確保生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。
有機(jī)高分子絮凝劑在處理煉油廢水加入絮凝劑就是使水與雜質(zhì)快速、比較徹底的分離開來。
絮凝劑作用
與有機(jī)高分子絮凝劑相比，微生物絮凝劑擁有絮凝范疇廣、活性高、安全無du、不污染環(huán)境等特色，而且使用條件細(xì)置，存在廣譜絮凝活性，因而，能夠普遍用于給水污水處理中。
1、高濃度有機(jī)廢水處理，高濃度有機(jī)廢水主要包含畜產(chǎn)廢水及其它一些食品及農(nóng)廠廢水，此類廢水在生化處理之前正常添絮凝等預(yù)處理進(jìn)程。微生物絮凝劑比SPA的絮凝動(dòng)機(jī)更糟，借指沒假如異時(shí)將微生物絮凝劑戰(zhàn)大批SPA混雜先，錯(cuò)味精廢水的預(yù)處理后果可退一步進(jìn)步，且藥劑的總投添質(zhì)顯明縮小。
2、印染廢水的穿色印染廢水果其色澤淺，組總龐雜，露無染料、漿料、幫劑、纖維、因膠、蠟量、有機(jī)鹽等多種物資，仍替邦內(nèi)隱止產(chǎn)業(yè)廢水亂理下的多少小困難之一。其處理易點(diǎn)一非COD高，而B/C值較老，可師化較差；二非色度高且組總龐雜。處理印染廢水要害在于脫色，在各種處理方式外以絮凝法果其投資用度矮、裝備占天多、處置容質(zhì)小、脫色率高而被廣泛采取。異聚鐵種絮凝劑種相比微死物絮凝劑不僅具備良孬的絮凝積淀性能，而且存在良糟的穿色后果，在印染廢火西無著正常絮凝劑不擁有的上風(fēng)，絮凝劑。
3、 高淡度有機(jī)物懸浮廢水的解決高淡度有機(jī)懸浮廢水非一種不否熟化提系的廢水，傳統(tǒng)農(nóng)藝正常采取化教絮凝及處理法。微熟物絮凝劑也否用于高嶺洋、泥水漿、粉煤灰等水樣處理外，在實(shí)驗(yàn)外通功用微師物絮凝及處理陶瓷廠廢水，釉藥廢水戰(zhàn)坯體廢水。
4、活性污泥解決零碎的效力常果污泥的輕提性能變差而下降，在活性污泥西參加微死物絮凝劑時(shí)，否使污泥容積指數(shù)能很速降落，預(yù)防污泥系絮，打消污泥收縮狀況，主而恢回生性污泥重升才能，進(jìn)步全部處置體系的效力。
息替一種故型的絮凝劑，微熟物絮凝劑有著良糟的利用遠(yuǎn)景，未普遍運(yùn)用于高淡度無機(jī)廢水的解決、染料廢火的穿色、活性污泥的處理等寶物處置西，并顯示了強(qiáng)盛的性命力。
絮凝劑應(yīng)用
1、城市污水
用從城市生活污水中分離出的具有絮凝、降解作用的混合菌群對(duì)生活污水進(jìn)行處理，可使污水 COD 和 BOD 的去除率達(dá)到 100 %。
2、建材廢水
前者主要含有較多的黏土顆粒，后者除含黏土顆粒外，還有相當(dāng)數(shù)量釉藥。當(dāng)添加 NOC-1 后 5 min，胚體廢水的濁度從原來1.4 降低到 0.043；釉藥廢水的濁度從 17.2 下降到 0.35；濁度去除率分別為 96.6 %和 97.9 %，可得到幾乎透明的上清液用紅平紅球菌產(chǎn)生的絮凝劑處理瓦廠廢水，處理后的上清液幾乎是透明的。
3、其他應(yīng)用
由于微生物絮凝劑具有安全、無du的特性，逐漸在食品廢水處理中被采用 ，并達(dá)到了滿意的效果。此外，微生物絮凝劑還可廣泛應(yīng)用于城市污水、醫(yī)院污水、石化廢水、造紙廢液、制藥廢水等多方面的處理過程中。
性及殘留量不再造成 2 次污染，是今后絮凝劑研究發(fā)展的一個(gè)重要方向，安全、無du、的微生物絮凝劑大有取代傳統(tǒng)絮凝劑的趨勢(shì)。
絮凝劑選型規(guī)律
廢水處理中如何選擇絮凝劑要根據(jù)具體行業(yè)的廢水 的特性來選擇，同時(shí)還要看在哪個(gè)環(huán)節(jié)添加絮凝劑，做何用途。 一般選擇無機(jī)絮凝劑時(shí)要考慮廢水的成分及 PH 等，然后選擇較適合的一種（鐵鹽、鋁鹽或 鐵鋁鹽、硅鋁鹽、硅鐵鹽等）。
在選擇有機(jī)絮凝劑時(shí)（比如：聚丙烯酰胺 PAM），主要是看要用到陰離子聚丙烯酰胺、陽(yáng) 離子聚丙烯酰胺還是非離子聚丙烯酰胺。 陰離子聚丙烯酰胺依據(jù)水解度不同一般分弱陰、 中 陰、強(qiáng)陰。
陽(yáng)離子的選擇一般用在污泥脫水方面， 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的選型很重要， 城市污水處理廠一 般用到中強(qiáng)陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，造紙、印染廠污泥脫水一般選擇弱陽(yáng)離子，醫(yī)藥廢水一般選 強(qiáng)陽(yáng)離子等等。
每一種廢水都有它自己獨(dú)有的特性， 非離子聚丙烯酰胺主要是在弱酸性條件下使用， 印染廠 用到非離子 PAM 的比較多。
所有的這些絮凝劑的選型都要根據(jù)試驗(yàn)才能確定， 在試驗(yàn)中首先確定大致加藥量， 觀察絮凝 沉淀速度，核算處理成本，選擇經(jīng)濟(jì)、適用的絮凝藥劑。
從絮凝劑的帶電類型、電荷密度、分子量、分子結(jié)構(gòu)剖析關(guān)于絮凝劑的分類情況，了解其概況，更加明晰的了解各種絮凝劑的應(yīng)用情況，對(duì)污水絮凝劑的選擇有了更明確的認(rèn)識(shí)，
1、絮凝劑的帶電類型
根據(jù)污水中顆粒的類型來選擇絮凝劑帶電性。一般來講，絮凝劑的帶電性選擇應(yīng)該遵循如下
利帶正電的絮凝劑來捕捉有機(jī)物顆粒
通常通過實(shí)驗(yàn)的方法才能比較準(zhǔn)確的絮凝劑帶電類型
2、絮凝劑帶電電荷分布密度（離子度）
絮凝劑帶電電荷分布的密度表示，在絮凝劑使用量較少的情況下，獲得較佳的絮凝效果所需要絮凝劑所帶的正電荷或者負(fù)電荷的數(shù)量。電荷分布密度與污泥類型相關(guān)，市政污泥的電荷分布密度通常是污泥中有機(jī)物含量的函數(shù)，而有機(jī)物含量通常又與揮發(fā)份的含量有關(guān)，揮發(fā)份含量越高，則需要帶電量越高的絮凝劑。
3、 分子量
分子量的選擇取決于脫水處理所用設(shè)備的類型，同時(shí)分子量也表示了聚合物鏈的長(zhǎng)度。對(duì)于離心機(jī)式的脫水處理設(shè)備：聚合物的分子量越大越好，因?yàn)樵谶M(jìn)行離心脫水處理工程中，絮團(tuán)將受到一個(gè)很大的剪切力的作用。對(duì)于過濾式的脫水處理設(shè)備：選擇分子量較低到中等分子量之間的絮凝劑就可以滿足要求，同時(shí)可以得到一個(gè)良好的慮水功能。
4、分子結(jié)構(gòu)
絮凝劑分子結(jié)構(gòu)的選擇取決于所要求的脫水性能。陽(yáng)離子絮凝劑的分子結(jié)構(gòu)分為：線性結(jié)構(gòu)、支狀結(jié)構(gòu)、交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
從以上幾個(gè)方面我們不難發(fā)現(xiàn)，絮凝劑的選擇是有很大的規(guī)律性的，只要我們用心去觀察其規(guī)律，在日常應(yīng)用中去總結(jié)，發(fā)現(xiàn)每一種廢水都有其特定的那一種或幾種絮凝劑可以滿足污水處理絮凝或脫水狀況。
絮凝劑注意事項(xiàng)：
絮凝劑在不良條件下發(fā)生的導(dǎo)致絮凝性能下降的變化，通稱為降解作用(degradation)，具體表現(xiàn)為分子量下降、溶液粘度降低、絮凝性能變差甚至失效�？赡墚a(chǎn)生這種作用的因素很多。就此而言，高分子量的pam是相當(dāng)“嬌氣”的物質(zhì)。而且，pam的分子量越高，越容易產(chǎn)生這些變化，對(duì)有關(guān)的因素就越敏感。
必須十分重視這個(gè)問題，否則再好的絮凝劑也不能取得良好效果。現(xiàn)代的聚丙烯酰胺產(chǎn)品的分子量很高，這是它具有良好絮凝性能的基礎(chǔ)。但是這種絮凝劑的大分子容易受到外界因素的影響而破壞，使它的性能大大下降。絮凝劑的配制和使用過程必須認(rèn)真防止出現(xiàn)這個(gè)問題。
導(dǎo)致pam溶液粘度和絮凝效能降低的主要因素有：
1、機(jī)械的作用：高速攪拌或在溶液中施加強(qiáng)烈的機(jī)械剪切，都會(huì)使大分子斷裂。如將pam溶液在離心泵內(nèi)攪幾秒鐘，其分子量下降達(dá)75%。如用高速攪拌溶解或高速設(shè)備輸送，都會(huì)明顯降低它的分子量和絮凝性能。
2、鐵銹和鐵化合物：在pam溶液中加入很微量(如2mg/l)的鐵化合物(如fecl3)，或微量的鐵銹粉末，輕微攪拌使之分散，pam溶液的粘度和絮凝性能便大幅度降低。將pam溶液置于生銹的鐵器中，4小時(shí)后粘度下降78%，絮凝效能大大降低。
3、高溫的作用：pam大分子對(duì)高溫很敏感，如0.1%的pam溶液在80℃下放4小時(shí)，分子量由2100萬(wàn)降至760萬(wàn)，在50℃下放置亦降至1690萬(wàn)；分子量為1050萬(wàn)的pam，在80℃下放置4小時(shí)后分子量降到330萬(wàn)。如在30℃下，分子量下降很慢。若pam原來的分子量很低，如370萬(wàn)，則受熱的降解很少。
4、并存雜質(zhì)的影響：pam溶液中如有懸浮雜質(zhì)會(huì)降低它的粘度。無機(jī)離子特別是高價(jià)離子也有很大影響。如一種pam溶液的粘度為191厘泊，加入含na+100mg/l的nacl后，溶液粘度降至140，而加入含ca2+100mg/l的cacl2后，粘度降至30厘泊。
5、其他：紫外線照射會(huì)使pam迅速降解，強(qiáng)烈照射4小時(shí)可使pam的分子量由1800萬(wàn)下降到1000萬(wàn)，溶液中存有氧化劑亦加速降解。pam的降解屬于通過游離基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(free radical chain reaction)，凡是能引發(fā)產(chǎn)生游離基的因素都會(huì)加速pam的降解。氧和鐵的反應(yīng)能生成游離基，紫外線也是這樣，都要注意避免。pam溶液的性能下降，部分是由于大分子形態(tài)的變化：由線形伸張的長(zhǎng)鏈狀變?yōu)槭湛s卷曲的球狀。
pam分子中含有大量的負(fù)電基，它們互相排斥而使大分子呈伸展?fàn)顟B(tài)，分子較長(zhǎng)并充分露出活性基團(tuán)，善于起架橋聯(lián)結(jié)作用，絮凝性能較好。但是如果 pam 溶液中存有較多陽(yáng)離子，它們?cè)诖蠓肿迂?fù)電基的周圍形成雙電層，就會(huì)減弱負(fù)電基之間的相斥力，使pam大分子轉(zhuǎn)變成卷曲狀態(tài)。離子濃度越高，這種影響越大。雙價(jià)離子如ca2+不但較強(qiáng)烈地被負(fù)電基吸附，而且可能使兩個(gè)負(fù)電基橋聯(lián)起來，更增強(qiáng)了大分子的卷縮。這既造成了溶液粘度下降(球狀大分子的溶液粘度比線狀分子低很多)，而且也降低了pam分子中羧基的有效活性，使絮凝性能明顯下降。
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較佳設(shè)置方案如下：
1、先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，如果懸浮物質(zhì)固液相面電位為陰性（一般情況下為陰性），可以采用PAC+CPAM方案。
2、確定PAC的用量：也需要先在試驗(yàn)室內(nèi)做一個(gè)用量試驗(yàn)，確定PAC單獨(dú)使用時(shí)的用量與去濁效果曲線。
3、如果PAC單獨(dú)使用時(shí)候的較佳效果下添加量為A，則可以將實(shí)際使用量定為A值的1/4--1/3，而剩余的工作交給CPAM來完成。
4、試驗(yàn)室確定PAC與CPAM的添加比例：就是在PAC使用量為A值的1/3情況下，確定需要多少CPAM來將PAC的凝聚效果橋聯(lián)起來較合適。通過實(shí)驗(yàn)，確定PAC與CPAM的添加使用比例。
以上幾步，將使污水處理企業(yè)獲得較佳效果與較低的絮凝成本。也是一致公認(rèn)的，低成本組合。
絮凝劑影響因素
影響絮凝效果的因素是多方面的，主要有絮凝劑的種類、濃度、用量、混凝處理時(shí)的攪拌狀況、ph值、溫度及其變化等，應(yīng)該根據(jù)具體情況采用不同的對(duì)策。
1、絮凝劑的種類和用量：對(duì)不同的廢水應(yīng)該選用不同的絮凝劑。絮凝劑的用量在很大程度上影響絮凝的效果，過量與不足都將導(dǎo)致溶膠粒子的分散和穩(wěn)定，因此都應(yīng)該通過實(shí)驗(yàn)確定較佳投加量。
2、攪拌與反應(yīng)時(shí)間的影響：把一定的絮凝劑投加到廢水中后，首先要使絮凝劑迅速、均勻地?cái)U(kuò)散到水中。絮凝劑充分溶解后，所產(chǎn)生的膠體與水中原有的膠體及懸浮物接觸后，會(huì)形成許許多多微小的礬花，這個(gè)過程又稱混合。混合過程要求水流產(chǎn)生激烈的湍流，在較快的時(shí)間內(nèi)使藥劑與水充分混合，混合時(shí)間一般要求幾秒到2分鐘。
3、ph值、堿度的影響：ph值對(duì)絮凝劑操作具有很大的影響，所以廢水進(jìn)行絮凝處理時(shí)，必須充分注意其有效的ph值范圍。有機(jī)高分子絮凝劑對(duì)ph值的限制不太嚴(yán)格，但ph值偏小時(shí)對(duì)絮凝劑的絮凝效果有較大的影響。無機(jī)絮凝劑對(duì)廢水的ph值比較敏感，由于絮凝劑水解反應(yīng)不斷產(chǎn)生氫離子，因此要保持水解反應(yīng)充分進(jìn)行。
4、溫度的影響：水溫對(duì)絮凝效果也有影響，無機(jī)絮凝劑的水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，水溫低時(shí)不利于絮凝劑的水解，水的黏度也與水溫有關(guān)，如果水溫低時(shí)水的黏度大，致使水分子的布朗運(yùn)動(dòng)減弱，不利于水中污染物質(zhì)膠體的脫穩(wěn)與絮凝，因而絮凝體形成不易。因此冬天絮凝劑使用量要比夏天多。溫度升高有利于膠體間的碰撞而產(chǎn)生凝聚，但溫度超過90攝氏度易使絮凝劑老化或分解產(chǎn)生不溶性物質(zhì)，反而降低絮凝效果。
絮凝劑生產(chǎn)工藝
1、絮凝劑生產(chǎn)工藝一 水解法。
共聚法相比，一般水解法制備的產(chǎn)物水溶性去屑因子（HD)不高，低于30%，理論上HD大于70%的產(chǎn)物應(yīng)通過共聚法制取，該法對(duì)水解溫度和事件有一定要求，同時(shí)水解過程中易發(fā)生大分子降解。天津大學(xué)的冀蘭英等人采用水解劑NaOH、Na2CO3對(duì)水解法進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)NaOH不但有加速水解的作用，還有加深水解的作用。如果要值得低水解度（<10%）的膠乳可用NaOH為水解劑，要制中水解度（大于10%）的膠乳，較好用NaOH和Na2CO3共水解，從而可在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高水解值。
近些年，高相對(duì)分子質(zhì)量特別是超高相對(duì)分子質(zhì)量丙烯酸、丙烯酰胺聚合物在三次采油方面具有無可爭(zhēng)議的作用。與水解法相比，共聚法制得的AA/AM共聚物一般相對(duì)分子質(zhì)量不高，水溶性不好，故而超高相對(duì)分子質(zhì)量AA/AM共聚物多用水解法制備。季鴻漸、孫占維等人建立了丙烯酰胺水溶液聚合的潛在型引發(fā)體系，研究了在碳酸鹽法聚合體系，添加不同量氨、尿素、EDTA-2Na，以及聚合體系PH值、單體濃度、聚合水浴溫度對(duì)聚合產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量及其溶解性能的影響規(guī)律和原因，解決了產(chǎn)物高相對(duì)分子質(zhì)量與產(chǎn)生不溶聚合物之間的矛盾。
研究了水解度與水解時(shí)間及體系PH值得關(guān)系、不同水醇比條件下水解度與時(shí)間的關(guān)系、水解度與溫度的關(guān)系，獲得了超高相對(duì)分子質(zhì)量速溶型聚丙烯酰胺的反應(yīng)條件。
2、絮凝劑生產(chǎn)工藝二： 水溶液聚合反應(yīng)
3、絮凝劑生產(chǎn)工藝三： 反相乳液聚合
反相乳液聚合及反相懸浮聚合之前都需要制備反相膠體分散體系，即將單體水溶液借助攪拌分散或乳化劑的油相中，形成水/油（W/0)非均相分散體系，然后加入引發(fā)劑進(jìn)行游離基聚合。
