污水处理絮凝剂 

          一、概述 

造纸生产中用水多、消耗化学药品多、污染非常严重，在造纸工业中的污水处理剂也是一种非常重要的化学助剂。污水处理最常用的是絮凝沉淀剂。 

絮凝剂是能使溶胶变成絮状沉淀的凝结剂。絮凝剂能使分散相从分散介质中分离出絮状沉淀，其凝结作用称为絮凝作用。用于促进废液中废物沉降、过滤、澄清等过程的普通絮凝剂，包括无机物和有机高分子。两者可单独使用，也可配合使用，但配合使用比单独使用效果更佳。

1．絮凝原理 

制浆造纸的废液中所含杂质范围很大，从呈稳定的胶体状态的杂质，到只有流动状态下的悬浮，以至在静止时沉淀的较大颗粒等杂质。它们在水中不容易沉淀，必须添加药剂改变物质的界面特性，使分散的胶体聚合，然后形成大颗粒，使这些胶体粒子易于沉降或浮上分离，此过程称为絮凝。在废水处理中，水中胶体粒子多数带负电荷，这些带负电荷的粒子吸引水中的阳离子，而排斥阴离子，这也是胶体粒子得以稳定的原因。因此，在胶体粒子表面附近，阳离子浓度高，阴离子浓度低。这样胶体粒子表面形成Zeta电位。絮凝剂多为电解质，加人水中电离出带相反电荷的部分与腔体粒子的电荷中和，粒子间斥力作用也随之消失，便可形成大颗粒而沉降，水即可澄清。一般认为，如果将粒子表面Zeta电位降到±5V，可以得到良好的絮凝效果。由此看出，微小粒子聚集形成大颗粒的絮凝作用是由于静电力、化学力或机械力的作用或三者共同作用的结果，这就是一般絮凝的原理。 

2．絮凝过程及其影响因素 絮凝过程主要包括4个阶段 

1）向废水中添加絮凝剂；

2）絮凝剂在液体中扩散；

3）为了使絮凝剂和悬浮物粒子接触而进行搅拌；

4）为了使接触后的粒子成为大而重的颗粒而进行的搅拌。实际上这些阶段有的也很难分开。 

从以上过程看，絮凝是一种物理化学过程，所以，影响因素较多，除了废液中胶体粒子的种类、胶体粒子的大小、表面特性、胶体粒子的浓度和絮凝剂的种类与特性等因素外，还包括溶液的pH值，共存物质(特别是盐类)的种类和浓度，反应温度和温度变化，搅拌的方法及絮凝剂用量等等。 

总之，胶体粒子的絮凝是较复杂的过程，影响因素是多方面的。所以，的方法是对实际废水进行絮凝试验，选出絮凝剂及其絮凝条件。

从诸多因素影响来看，只要废液和絮凝剂一定，最为重要的影响因素就是胶体粒子浓度和搅拌条件。胶体粒子越浓，粒径犬小越不均匀，粒子间接触的几率越大，絮凝效果越好。同时搅拌仅对絮凝效果有很大影响。为了便于胶体粒子与絮凝剂有良好的接触，搅拌越剧烈效果越好。而在絮凝颗粒生长过程中，搅拌太剧烈则使颗粒破坏或长不大，此时则应缓慢搅拌。所以絮凝过程中，加入絮凝剂后搅拌应先快后慢。加入絮凝剂在溶液中电离出离子的电荷和絮凝剂的用量也影响很大。一般电离出离子电荷越高，浓度越大，絮凝效果越好。 

除化学法外，造纸厂废水处理还可采用机械法、沉降法、过滤法、离心分离法、生物化学法等，且各种方法均有一定的效果。废水应用何种方法处理，需要根据其中所含物质的成分及浓度、要求净化的程度、排放标准、回收废物的综合利用等诸多因素来考虑。为了提高废水处理的效率，可将多种方法合用。常常采取的是多级综合处理法：

    一级处理：即预处理，常用物理机械法和化学法如筛选、沉降、混凝、浮选、调整pH值等除去固体物、酸、碱等。 

二级处理：一般采用生化处理，以除去被微生物分解或氧化的有机物和悬浮体。．如废水中含有酚类氰化物及重金属有毒物，不宜用生化法处理。可以用活性炭吸附法、氧化或还原法、混凝法处理。 

三级处理：即废水的深度处理，主要是用离子交换、电化学、反渗透电渗析等方法处理，以除去二级处理难以除去的污染物，水质基本上可达地面水标准，以便回收。 

聚丙烯酰胺

有机絮凝剂是指起絮凝作用的有机物质。这类絮凝剂主要是有机高分子化合物，早期使用的主要是淀粉、明胶、藻朊酸钠等天然有机高分子化合物。

高分子絮凝剂的絮凝机理与小分子有所不同，不仅与电荷作用有关，而且和其本身的长链特性有密切的关系，这可用架桥机理来解释。长链的高分子一部分被吸附在胶体颗粒表面上，而另一部分被吸附在另一个颗粒表面，并可能有更多的胶体颗粒吸附在一个高分子的长链上，这好象架桥一样把这些胶体颗粒连接起来，从而容易发生絮凝。这种絮凝通常需要高分子絮凝剂的浓度保持在较窄的范围内才能发生，如果浓度过高，胶体的颗粒表面吸附了大量的高分子，就会在表面形成的空间保护层，阻止了架桥结构的形成，反而比较稳定，使得絮凝不易发生。这就是目前研究很热门的空间稳定。所以絮凝剂的加入量有一个值，在 此值时，絮凝效果；超过此值时，絮凝效果会下降，若超过过多，反而起到稳定保护作用。 

高分子絮凝剂的相对分子质量对絮凝效果的影响一般是相对分子质量越大，其架桥能力越强，絮凝效果亦越好。但是相对分子质量太大的高分子絮凝剂不仅溶解困难，运动迟缓，而且吸附的胶体颗粒的空间距离太远，不容易聚集，达不到***絮凝。 

有机高分子絮凝剂按其离子性分类，可分为阴离子型、弱阴离子型、非离子型、阳离子型4大类。其中聚丙烯酰胺类用量，其用量约占高分子絮凝剂的80%。 

           阴离子型、弱阴离子型、非离子型一般用于废水处理，而阳离子型主要用于有机污泥的废水处理中。高分子絮凝剂的作用原理与废水中悬浮物的种类、表面性质、电位、粒度、浊度和悬浮液的pH值有关，主要有：（1）能使疏水性的胶体颗粒表面的Zeta电位下降，从而让颗粒彼此接触而絮凝。（2）悬浮粒子被高分子絮凝剂吸附，桥联结合，形成大颗粒絮凝而沆淀。（3）高分子絮凝剂可以沉淀在水溶液中溶解或水合一些离子型有机物。 

          有机絮凝剂用得最多的是聚丙烯酰胺(PAM)和聚丙烯酸钠。 

          聚丙烯酰胺絮凝剂：聚丙烯酰胺简称PAM。聚丙烯酰胺一般是白色粉末状，是由丙烯腈在浓硫酸中水解后，再经氨和NaOH中和制得单体。单体丙烯酰胺中有活泼的双键及酰胺基，可采用不同的聚合工艺，导入不同的官能团，得到不同相对分子质量和不同电荷的产品，也可与其它单体共聚，获得一系列PAM产品。 PAM相对分子质量较低时易溶于水，较高时通过搅拌或改性后溶于水。PAM氢键结合加强。 

          PAM在造纸业中作为絮凝剂使用的主要是两性聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺和阳离子型聚丙烯酰胺。

   1．两性型聚丙烯酰胺絮凝剂 

          两性型聚丙烯酰胺絮凝剂又称复合离子絮凝剂。白色颗粒。固含量≥88％，相对分子质量：200～1500万。溶于水，不溶于有机溶剂。     两性型PAM有其特殊的絮凝作用，稠油热采污水处理难度很大，形成的水包油乳状液非常稳定，常规絮凝剂难以达到处理效果，而两性PAM效果较好。在污泥脱水方面，特别是高浓度有机污染脱水方面比普通的阳离子絮凝剂性能效果更加明显。 

         2．非离子型聚丙烯酰胺絮凝剂 

产品为白色固体粉末，***，易吸潮，几乎不溶于一切有机溶剂，易溶于水。非离子聚丙烯酰胺作为絮凝剂，是以水合状态溶于水中．此时高分子链不是伸展状态，而是呈卷曲状态，其絮凝作用是通过酰胺基与粒子表面的氢形成氢键结合而产生吸附。为了在被吸附粒子间产生桥联作用而形成坚实的絮聚体，聚丙烯酰胺的相对分子质量应尽可能大些。非离子聚丙烯酰胺是通过其高分子的长链把污水中的许多细小颗粒或油珠吸附后缠在一起而形成架桥。它是一种絮凝能力非常强的絮凝剂，它的絮凝速度比阴离子聚丙烯酰胺快。在油田含油污水处理中，通常与铝盐配合使用。使用前要通过实验确定其用量，用量过低，不起作用，用量过高，反而起反作用。这是因为超过一定浓度，聚丙烯酰胺不但不起絮凝作用，反而起分散稳定作用。加药时应使用较低的浓度，以***混合均匀。 

 3．阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂 

 阳离子型聚丙烯酰胺为水溶性高分子聚电解质，***、无味，易吸潮、易溶于水，不溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，分子链上带有正电荷活性基团，有优异的絮凝作用。阳离子型聚丙烯酰胺在水中溶解时，具有带正电的活性基，从而吸附带负电的悬浮胶体粒子，中和粒子表面电荷，消除了粒子间的斥力，产生絮凝。如果聚合物有较长的链，则一个聚合物分子链可同时吸附几个粒子，聚合物分子链之问形成桥联作用，就能导致大颗粒而产生沉淀。 

         本产品作为絮凝剂，主要应用于工业上的固液分离过程，包括沉降、澄清、浓缩及污泥脱水等工艺，应用的主要行业有：城市污水处理、造纸工业、食品加工业、石化工业、冶金工业、选矿工业、染色工业和制糖工业及各种工业的废水处理。用在城市污水及肉类、禽类、食品加工废水处理过程中的污泥沉淀及污泥脱水上，通过其所含的正电荷基团对污泥中的负电荷有机胶体电性中和作用及高分子优异的架桥凝聚功能，促使胶体颗粒聚集成大块絮状物，从其悬浮液中分离出来。效果明显，投加量少。 

4．阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂 

         阴离子型聚丙烯酰胺易溶予水，几乎不溶于有机溶剂，在中性和碱性介质中呈高聚合物电解质的特征，对盐类电解质敏感。阴离子型聚丙烯酰胺是由非离子聚丙烯酰胺部分水解或丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚而得。与非离子型聚丙烯酰胺相比，絮凝沉淀性强，所以工业上应用广泛。悬浮胶体粒子与絮凝剂间靠氢键结合。

         阴离子型PAM作为絮凝剂用于选矿、冶金、洗煤、食品行业固液分离。本品***，注意防潮、防雨，在储运过程中防止高温与曝晒。 

     使用聚丙烯酰胺絮凝剂，其优点是加入量少，沉淀速度快，在废水处理时投入量约为无机盐絮凝剂的l／30—1／200。如对浑浊水澄清时，与无机混凝剂配合投入0.1-5mg／L 聚丙烯酰胺PAM就可发挥***的助凝作用。这主要是PAN絮凝剂不仅有无机絮凝剂所具有的。电荷粒子的电和作用，还具有对粒子表面产生吸附架桥这样独特作用之效。 

经过大量使用证明：对含有机悬浮物较多的制浆造纸厂废水宜采用无机絮凝剂和阴离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺共享的絮凝，这样效果更***。并且废液pH值偏低时使用阴离子型比非离子PAM产生的沉淀速度快。 

近年国内聚丙烯酰胺行业发展迅速，阴离子聚丙烯酰胺质量达到国际***水平，但阳离子型聚丙烯酰胺，距国外知名公司产品，还是有一定差距，从而也说明国内聚丙烯酰胺有更广阔发展前景。亿生公司是聚丙烯酰胺***，将***行业发展。