絮凝劑配方分析技術(shù)

伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們對(duì)良好環(huán)境質(zhì)量的渴求,開(kāi)發(fā)高效低度多功能絮凝劑勢(shì)在必行。從國(guó)內(nèi)外情況看,開(kāi)發(fā)的復(fù)合高分子絮凝劑已商品化,并不斷完善;天然高分子絮凝劑由于無(wú)毒,對(duì)某些廢水有獨(dú)到的處理效果已被環(huán)境界所重視。為提高適應(yīng)范圍,施以人工改性,使開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品應(yīng)用于各種廢水的處理。對(duì)藥劑的開(kāi)發(fā)從兩方面入手。其一是天然有機(jī)高分子物質(zhì)的提取技術(shù)。根據(jù)天然基質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),改變其性質(zhì),使之成為國(guó)內(nèi)外科技工作者開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。其二是利用生物技術(shù)提取特殊菌種,培養(yǎng)馴化成處理特定廢水的微生物絮凝劑。國(guó)外已有定型產(chǎn)品,特別是美、日應(yīng)用已很成熟,簡(jiǎn)化了處理流程,提高了處理效果。國(guó)內(nèi)環(huán)境界也已開(kāi)展了這方面的研究,有的已進(jìn)行了中試研究,個(gè)別情況已應(yīng)用到工程上,實(shí)踐表明,流程短、處理效率高,有逐漸代替其他類型絮凝劑的可能性。
1)無(wú)機(jī)絮凝劑:于1960年秋研制成功并在全世界廣泛使用。在日本、俄羅斯、西歐和中國(guó)應(yīng)用較多。無(wú)機(jī)低分子絮凝劑由于在水處理中存在許多問(wèn)題,正逐漸被無(wú)機(jī)高分子絮凝劑所取代。這種絮凝劑比原有傳統(tǒng)絮凝劑絮凝效果高,價(jià)格便宜。因此,已形成水處理主流藥劑趨勢(shì)。
目前,日本、德國(guó)、俄羅斯及西歐等國(guó)家或地區(qū)生產(chǎn)無(wú)機(jī)高分子絮凝劑已達(dá)到工業(yè)化和規(guī)?;?,流程控制自動(dòng)化,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。聚合類絮凝劑生產(chǎn)已經(jīng)粘絮凝劑總量的30%~60% 。
中國(guó)生產(chǎn)聚鋁與聚鐵也有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展,并開(kāi)發(fā)了各種原料和工藝制造方法,結(jié)合國(guó)情,建立了獨(dú)具特色的工藝路線和生產(chǎn)體系,完全可以滿足給水與廢水處理需要。近年來(lái),研制應(yīng)用聚合鋁、鐵、硅及各種復(fù)合絮凝劑已成為熱點(diǎn)。
目前,中國(guó)生產(chǎn)無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的工廠有數(shù)百家,但多數(shù)工廠規(guī)模小、工業(yè)化程度低、產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定,進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的產(chǎn)品不多。
鐵系絮凝劑是無(wú)機(jī)絮凝劑的重要組成部分。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)低分子絮凝劑在腐蝕性強(qiáng)、穩(wěn)定性差、運(yùn)輸與貯存麻煩等缺點(diǎn),已逐步被具有來(lái)源廣泛、生產(chǎn)方法多、應(yīng)用工藝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)的鐵鹽高分子絮凝劑所取代。
2)有機(jī)絮凝劑:一般可以分為合成有機(jī)高分子絮凝劑和天然高分子絮凝劑。此類絮凝劑主要是利用吸附架橋作用,使形成的絮體大而密實(shí),沉降性能好,處理過(guò)程時(shí)間短。近幾年來(lái)大量應(yīng)用于石油、印染、食品、化工、造紙等工業(yè)廢水處理中。
現(xiàn)階段合成有機(jī)高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物。聚丙酰胺能溶于水且無(wú)腐蝕性,相對(duì)分子質(zhì)量從幾十萬(wàn)到一千萬(wàn)以上。主要是通過(guò)兩方面進(jìn)行絮凝:一是通過(guò)氫鍵、靜電、范德華力等作用對(duì)膠粒有較強(qiáng)的吸附結(jié)合力;二是因?yàn)楦呔酆隙鹊木€型高分子在溶液中保持適度的伸展?fàn)铑^,從而發(fā)揮吸附架橋作用,把許多細(xì)小顆粒吸附后,纏結(jié)在一起。聚丙烯酰胺在處理濁水、污泥脫水和廢水等方面有顯著的效果。
天然高分子絮凝劑包括淀粉、纖維素、含膠物質(zhì)、多糖素和蛋白質(zhì)等衍生物。改性后的天然高分子絮凝劑與人工合成的高分子絮凝劑相比具有天然無(wú)毒、易生物降解、原料來(lái)源廣等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)70年代以來(lái),美、英、法、日和印度等國(guó)家結(jié)合本國(guó)天然高分子物質(zhì)資源,重視化學(xué)改性有機(jī)高分子絮凝劑中淀粉改性混凝劑的研制,尤為引人注目。這是因?yàn)榈矸蹃?lái)源廣、價(jià)格便宜、產(chǎn)品完全可以生物降解,在自然界形成良好循環(huán)。另外,甲殼質(zhì)的開(kāi)發(fā),應(yīng)用研究也十分活躍。
甲殼質(zhì)是地球上最豐富的資源之一,在自然界的儲(chǔ)量與纖維素相當(dāng)。甲殼質(zhì)廣泛存在于節(jié)肢動(dòng)物的外殼,如蟹殼、蝦殼、甲殼類昆蟲(chóng)及霉菌的細(xì)胞壁、烏賊等軟體動(dòng)物的器官。
3)微生物絮凝劑:作為一種高效、安全的新型絮凝劑成為目前絮凝劑研究的重要方向之一。微生物絮凝劑最大的特點(diǎn)是能生物降解。能產(chǎn)生絮凝劑的微生物種類很多,有細(xì)菌、霉菌、放線菌、真菌及藻類等。通常采用凝膠電泳,溶劑提取、堿提取等方法得到絮凝劑。微生物絮凝劑的合成受到許多因素的影響,主要有碳源、氮源、溫度、pH值等,外界條件直接影響到絮凝劑的產(chǎn)量及絮凝效果。