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什么是絮凝劑？絮凝劑分類(lèi)
絮凝劑分類(lèi)：
絮凝劑按照其化學(xué)成分總體可分為無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑兩類(lèi)。其中無(wú)機(jī)絮凝劑又包括無(wú)機(jī)凝聚劑和無(wú)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(guò)物理或者化學(xué)方法分離出來(lái)。一般為達(dá)到這種目的而使用的藥劑，稱(chēng)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(wú)du的方向發(fā)展。
無(wú)機(jī)絮凝劑價(jià)格便宜，但對(duì)人類(lèi)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(lèi)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(lái)取代或部分取代傳統(tǒng)的無(wú)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(wú)機(jī)絮凝劑主要分為兩大類(lèi)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(wú)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(kāi)發(fā)的，并一直沿用至今的一種重要的無(wú)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(lèi)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(wú)機(jī)聚合物絮凝劑，這類(lèi)無(wú)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(wú)機(jī)聚合物絮凝劑之所以比其它無(wú)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(guò)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(lái)的相斥變?yōu)橄辔茐牧四z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(wú)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(kāi)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(wú)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(wú)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(lái)源廣泛，成本低，是一種新型的無(wú)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(kāi)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(guò)磷酸根的增聚作用，使得PPAC產(chǎn)生了新一類(lèi)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(wú)影響。
改性的多陽(yáng)離子無(wú)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(guò)濾，出水率高；其原料均來(lái)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(lèi)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(wú)機(jī)絮凝劑，來(lái)源廣，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，有利于開(kāi)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(guò)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(lèi)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(wú)機(jī)絮凝劑，來(lái)源廣、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，有利于開(kāi)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(wú)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(wú)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(wú)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(guò)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(wú)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(wú)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(lái)的一類(lèi)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(lèi)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(wú)du的方向發(fā)展。
品種分類(lèi)
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(lèi)：
1、以天然的高分子有機(jī)物為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)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(lèi)。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上可以分為以下3種類(lèi)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(lèi)。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(xiě)為PAM(過(guò)去亦有簡(jiǎn)寫(xiě)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(guò)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(zhuān)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(guò)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(guò)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(lèi)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(guò)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(lái)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(wú)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(wú)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(guò)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(wú)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(wú)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(jiàn)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(wú)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(wú)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(lái)，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(lèi)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(lái)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(chēng)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(xiàn)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(lái)講，分子量越大，絮凝活性越高；線(xiàn)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(wú)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(guò)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(wú)機(jī)鹽類(lèi)絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。用戶(hù)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(kāi)來(lái)。
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(wú)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(lèi)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(méi)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(wú)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(wú)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(wú)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(lái)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(wú)du的特性，逐漸在食品廢水處理中被采用 ，并達(dá)到了滿(mǎn)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(guò)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(wú)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(lái)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(wú)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(lèi)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(lèi)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(lèi)型
根據(jù)污水中顆粒的類(lèi)型來(lái)選擇絮凝劑帶電性。一般來(lái)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(lái)捕捉有機(jī)物顆粒
通常通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法才能比較準(zhǔn)確的絮凝劑帶電類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(guò)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(mǎn)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(xiàn)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(mǎn)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(chēng)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(wèn)題，否則再好的絮凝劑也不能取得良好效果�，F(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(guò)程必須認(rèn)真防止出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)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(lái)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(wú)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(xiàn)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(guò)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(xiàn)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(xiàn)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?chē)纬呻p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(lái)，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(xiàn)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(xiàn)。
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(lái)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(lái)將PAC的凝聚效果橋聯(lián)起來(lái)較合適。通過(guò)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(lèi)、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(lèi)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(guò)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(guò)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(guò)程又稱(chēng)混合�；旌线^(guò)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(wú)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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。
