絮凝劑定義和分類
絮凝劑也稱混凝劑，是一種能使水溶液中的溶質(zhì)、膠體或懸浮物顆粒脫穩(wěn)而產(chǎn)生絮狀物或絮狀沉淀物的藥劑。
絮凝劑理論基礎(chǔ)是;“聚并”理論，絮凝劑主要是帶有正電（負(fù))性的基團中和一些水中帶有負(fù)(正）電性難于分離的一些粒子或者叫顆粒，降低其電勢，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)用于給水各污水處理ling域。
絮凝劑按照其化學(xué)成分總體可分為無機絮凝劑和有機絮凝劑兩類。其中無機絮凝劑又包括無機凝聚劑和無機高分子絮凝劑;有機絮凝劑又包括合成有機高分子絮凝劑、天然有機高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。
絮凝劑的分類及作用絮凝劑的分類：
1、無機高分子絮凝劑：
聚丙烯酰胺（pam），聚合氯化鋁、硫酸亞鐵等。
2、有機高分子絮凝劑；聚乙烯醇、淀粉等。
3、微生物絮凝劑；細(xì)菌，真菌，放線菌，酵母菌等。
4、復(fù)合型gaoxiao無機高分子和有機高分子混合型絮凝劑。
5、其他類如：
木質(zhì)素磺酸鹽、腐殖酸及其衍生物、甲殼質(zhì)及其衍生物等.
1、無機絮凝劑
無機絮凝劑是水處理中用量較大的品種。在100多年的工業(yè)發(fā)展階段，無機絮凝劑除了產(chǎn)量的高速增長外，技術(shù)上也有了明顯的進步和提高。我國在基礎(chǔ)理論研究、新產(chǎn)品及其應(yīng)用工藝的開發(fā)、工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化的制定、衛(wèi)生和毒理學(xué)研究等方面，形成了比較完善的無機絮凝劑的研究開發(fā)體系。
（1）無機低分子絮凝劑
無機低分子絮凝劑主要包括鋁、鐵等無機鹽類絮凝劑。目前常用的有明礬、三氯化鐵、硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵等品種。由于它們的價格便宜、對多種水質(zhì)條件下懸浮顆粒的絮凝沉淀效果顯著，特別是在廢污水處理中可以沉淀去除重金屬、硫化物，生成的絮體礬花又可以吸附去除水中難降解的油類和聚合物，并能有效降低磷含量，因此應(yīng)用相當(dāng)廣泛。但是，它們也存在如下主要缺點：殘留在水中的鋁離子會導(dǎo)致二次污染；鐵離子本身有顏色，并對設(shè)備有腐蝕作用；聚集速度慢，形成的絮狀物較小，投加量大，產(chǎn)泥量高，運行費用高。
（2）無機高分子絮凝劑
為了克服二次污染及設(shè)備腐蝕等問題，從20世紀(jì)60年代起人們在傳統(tǒng)鋁鹽、鐵鹽的基礎(chǔ)上開始了對無機高分子絮凝劑的研究。無機高分子絮凝劑（Inorganic PolymerFlocculant，IPF）（又被稱為二代絮凝劑）可分為聚合鋁、聚合鐵、聚合硅酸以及復(fù)合型無機高分子絮凝劑四大類，但按照水中膠粒所帶電荷種類也可以將其分為陽離子型、陰離子型和若干復(fù)合系列。*近十幾年來，無機高分子絮凝劑的品種已逐漸形成系列，專利也有幾十種，有些還在少量生產(chǎn)。
無機高分子絮凝劑的研制與開發(fā)大致經(jīng)歷了以下4個階段：
（1）聚合鋁、聚合鐵或聚硅酸；
（2）在聚合鋁、聚合鐵或聚硅酸中引入單種金屬離子Al或Fe；
（3）在聚合鋁、聚合鐵或聚硅酸中同時引入兩種金屬離子Al和Fe；
（4）在聚合鋁、聚合鐵或聚硅酸中引入多種金屬離子Al、Fe、Mn、Ca等。
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、磷酸根等以增強配位絡(luò)合能力，從而達(dá)到改善其絮凝效果的目的。如在聚鐵中加入少量的改性劑，使羥基更容易插入硫酸鐵的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，就可制得改性的聚鐵，其鹽基度和聚合度更高，絮凝效果也大大優(yōu)于普通的聚鐵和聚鋁。
陽離子型無機高分子絮凝劑是鋁鹽或鐵鹽水解過程的中間產(chǎn)物和溶液中的不同陰離子及帶負(fù)電荷溶膠粒的結(jié)合體，即各種類型的羥基多核絡(luò)合物或無機高分子化合物。無機復(fù)合型高分子絮凝劑中由于引入其它離子，尤其是高電荷離子，其聚合度和電荷中和能力大大加強，絮凝性能遠(yuǎn)優(yōu)于聚硅酸或單獨的聚金屬離子。
與其它傳統(tǒng)絮凝劑相比，無機高分子絮凝劑具有絮凝效果好，殘留在水中的鋁、鐵離子少，易生產(chǎn)、價格價廉、使用范圍廣等特點。現(xiàn)在它已經(jīng)成功地應(yīng)用在給水、工業(yè)廢水以及城市污水的各種流程（包括前處理、中間處理和深度處理）中，并逐漸成為主流絮凝劑。
當(dāng)前，在美國、日本、西歐、俄羅斯，IPF都有相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用，IPF的生產(chǎn)已chao過了絮凝劑總量的50%，生產(chǎn)達(dá)到了工業(yè)化、規(guī)模化和自動化，產(chǎn)品質(zhì)量相當(dāng)穩(wěn)定。在我國絮凝劑市場上，傳統(tǒng)絮凝劑的用量僅占20%，而無機高分子絮凝劑的用量則占80%以上，我國無機高分子絮凝劑的生產(chǎn)占混凝劑總量的30%-60%。近年來，這類絮凝劑的研制和應(yīng)用正成為熱點，專利產(chǎn)品也有逐年增加的趨勢。
我國對無機絮凝劑的開發(fā)應(yīng)用較好，除個別pinpai的絮凝劑未開發(fā)外，基本具備了生產(chǎn)無機高分子絮凝劑的技術(shù)水平。但同時也存在著缺少系列化、規(guī)模化生產(chǎn)，changjia多，規(guī)模小，產(chǎn)品單一，生產(chǎn)工藝設(shè)備落后，生產(chǎn)出的絮凝劑質(zhì)量不夠穩(wěn)定，對藥劑所含重金屬等毒害性物質(zhì)缺少必要的統(tǒng)一控制與管理，水不溶物與雜質(zhì)含量較高等問題。
今后，無機高分子絮凝劑的主要發(fā)展趨勢和研究方向總體可歸納為以下幾個方面：
（1）深入開展絮凝劑基礎(chǔ)理論的研究，建立定量化的數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)；
（2）針對不同的水質(zhì)，開展新型多功能、復(fù)合型絮凝劑的研究；
（3）進一步開展無機高分子混凝劑的應(yīng)用條件研究；
（4）引進或開發(fā)先進的工藝設(shè)備，提高水處理劑產(chǎn)業(yè)的競爭力。
2、有機絮凝劑
有機高分子絮凝劑，也稱有機聚合物或聚電解質(zhì)，相對分子量由數(shù)千至上萬不等。它含有帶電的官能團或中性的官能團，溶于水中而具有電解質(zhì)的行為。因此，按照它們的來源，有機高分子絮凝劑可分為天然有機高分子絮凝劑和人工合成有機高分子絮凝劑兩類。
天然有機高分子絮凝劑主要有淀粉類、半乳甘露聚糖類、纖維素衍生物類、微生物多糖類及動物骨膠類等五大類。它大多與其它帶有特殊官能團的化合物接枝共聚后，再用于處理廢水。因為天然高分子絮凝劑來源有限，性質(zhì)不穩(wěn)定，所以水處理上應(yīng)用較少。
人工合成有機高分子絮凝劑常用的有：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚氧乙烯、聚乙烯胺、聚乙烯磺酸鹽等，其中聚丙烯酰胺應(yīng)用較多，占合成高分子絮凝劑的80%左右。但這一類絮凝劑價格偏高，且存在著一定量的殘余單體丙烯酰胺，毒性較大，所以限制了它在水處理方面的應(yīng)用。
我國對有機高分子絮凝劑的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用，尚處于開發(fā)階段，仍屬薄弱環(huán)節(jié)。與國外發(fā)達(dá)國家相比還存在很大的差距。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）系列化水平低，專用種類少，商品化的產(chǎn)品僅有聚丙烯酰胺和聚丙烯酸鹽兩大類。
（2）產(chǎn)量低，未形成規(guī)模經(jīng)營，某些國外已工業(yè)化的品種至今我國仍不過關(guān)。
（3）天然與改性陽離子有機高分子絮凝劑相對國外而言品種較少。
（4）工業(yè)設(shè)備和單體生產(chǎn)落后，整體質(zhì)量水平不高。
3、微生物絮凝劑
微生物絮凝劑是一類出微生物或其分泌物產(chǎn)生的具有絮凝活性的有機物質(zhì)，其形式可以是微生物細(xì)胞，也可以是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì)或是代謝產(chǎn)物，主要成分是糖蛋白、多糖、蛋白質(zhì)、纖維素、核酸等大分子物質(zhì)，因其特定結(jié)構(gòu)和組合而形成了良好的絮凝沉淀性能。
雖然它們性質(zhì)各異，但均能快速絮凝各種顆粒物質(zhì)，在廢水脫色和食品工業(yè)廢水的再生利用等方面具有獨特的效果。尤其是其具有可生物降解性，克服了鋁鹽、丙烯酸胺等毒性問題，對環(huán)境無二次污染，故受到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，成為絮凝劑研究和發(fā)展的重要方向之一。
微生物絮凝劑的絮凝活性不但與分子結(jié)構(gòu)、分子量、活性基團等多種內(nèi)部環(huán)境因素有關(guān)，而且與pH值、溫度、離子種類、離子強度等外界環(huán)境因素有關(guān)。
微生物絮凝劑主要包括三類：
（1）直接利用微生物細(xì)胞的絮凝劑，如某些細(xì)菌、霉菌、放線菌和酵母，它們大量存在于土壤、活性污泥和沉積物中；
（2）利用微生物細(xì)胞壁提取物的絮凝劑，如酵母細(xì)胞壁的葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質(zhì)和N-乙酰葡萄糖胺等成分均可用作絮凝劑；
（3）利用微生物細(xì)胞代謝產(chǎn)物的絮凝劑，微生物細(xì)胞分泌到細(xì)胞外的代謝產(chǎn)物主要是細(xì)菌的莢膜和黏液質(zhì)，除水分外，其主要成分為多糖及少量的多肽、蛋白質(zhì)、脂類及其復(fù)合物，其中多糖在某種程度上可用作絮凝劑。
微生物絮凝劑的主要優(yōu)點是絮凝效果好，使用量少，wuduwuhai，不會影響應(yīng)用水體的質(zhì)量，且沉降的污泥較易降解。
1960年，進行用微生物作為佛羅里達(dá)磷灰石粘土礦絮凝劑的研究，20世紀(jì)80年代許多研究者用其它的細(xì)菌、菌藻等作為磷灰石粘土礦以外各種礦物懸浮液的絮凝劑。近期的研究包括用小母念珠菌及其衍生物對細(xì)粒赤鐵礦、方解石和高嶺土的懸浮液進行絮凝處理。目前，工作已經(jīng)擴大到用草分支桿菌全細(xì)胞和細(xì)胞碎片作為含黃鐵礦和灰分煤的選擇性絮凝研究。但是，微生物絮凝劑的研究還處于菌種篩選的實驗室研究階段，所用成本較高，一些工藝條件不太成熟，離工業(yè)化生產(chǎn)還有一定的距離。
4、助凝劑
在絮凝處理中，有時使用單一的絮凝劑不能取得良好的效果，往往需要投加輔助藥劑以提高絮凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。
助凝劑本身不起凝聚作用，因為它不能降低膠粒的ζ電位或起吸附架橋作用。助凝劑的作用只是提高絮凝體的強度，增加其重量，促進沉降，且使產(chǎn)生的污泥有較好的脫水性能：或者用于調(diào)整pH值，破壞對絮凝作用有干擾的物質(zhì)。
常用的助凝劑有兩類：
（1）調(diào)節(jié)或改善絮凝條件的助凝劑，如CaO、Ca(OH)2、Na2CO3、NaHCO3等堿性物質(zhì)，用來調(diào)整pH，以達(dá)到絮凝劑使用的較佳pH值。
（2）提高凝聚性、加強絮凝和沉降效果的助凝劑，如活性炭、膨潤土、活化硅藻土、粉煤灰及各種黏土等。
在各類絮凝劑中，無機高分子凝劑聚合氯化鋁PAC因為價格便宜、混凝效果好、適用性強、絮體形成快等優(yōu)點而現(xiàn)已得到廣泛的應(yīng)用，并逐漸替代硫酸鋁成為當(dāng)前產(chǎn)量較大、應(yīng)用范圍較為廣泛的絮凝劑。
絮凝劑工作原理
絮凝沉淀法是選用無機絮凝劑（如硫酸鋁）和有機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、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。
影響絮凝因素
絮凝作用是復(fù)雜的物理和化學(xué)過程，絮凝處理效果是由多種因素綜合作用的結(jié)果。影響絮凝效果的因素主要有以下幾點：
溫度的影響：水溫升高絮凝效果則會提高，在低溫條件下，必須增加絮凝劑用量。另一方面，水溫過高，形成的絮凝體細(xì)小，污泥含水率增大，難以處理。所以，水溫過高或過低對絮凝均不利。一般水溫條件宜控制在20-30℃。
水體PH值的影響：每種絮凝劑都有它適合的PH值范圍，chao出它的范圍就會影響絮凝效果。比如聚丙烯酰胺，陽離子型適用于酸性和中性的環(huán)境中使用，陰離子型適用于在中性和堿性的環(huán)境中使用，非離子型適用于從強酸性到堿性的環(huán)境中使用。
絮凝劑的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)影響：對于高分子絮凝劑來說，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對絮凝作用影響很大。無機高分子絮凝劑的聚合度越大，其電中和能力和吸附架橋功能越強。而對于有機絮凝劑來說，除了聚合度的影響外，線性結(jié)構(gòu)的絮凝劑絮凝作用大，而環(huán)狀或支鏈結(jié)構(gòu)的有機高分子絮凝劑絮凝效果就差。
絮凝劑投加量的影響：各種絮凝劑都有在相應(yīng)條件下的zui佳投加量，低于或者chao過這個zui佳量都會使絮凝效果變差。用量不足時，絮凝不徹底，用量過量則會造成膠體的再穩(wěn)定，降低絮凝效果。所以，不同的絮凝劑要在使用之前做小試確定其zui佳加入量。
水力條件的影響：為了使絮凝劑與水體充分接觸，增加顆粒碰撞速率，往往要進行機械攪拌，而攪拌的速度和時間必須適當(dāng)。攪拌時間太短，絮凝不充分;攪拌速度太快，時間太長，會使已經(jīng)形成的絮凝被打碎，降低高分子鏈的架橋吸附能力。
絮凝劑應(yīng)用ling域
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gaoxiao混合菌群對生活污水進行處理，可使污水 COD 和 BOD 的去 除率達(dá)到 100 %1[0。]
2 建材廢水 含有高懸浮物的建筑材料加工廢水也是較難處理的一類廢水，例如陶瓷廠廢水，主要包括胚體廢水和釉藥廢水兩種， 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1[2。]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[13。]
3 其他應(yīng)用 由于水處理絮凝劑具有ANQUAN、wudu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。
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，同時還要看在哪個環(huán)節(jié)添加絮凝劑，做何用途。 一般選擇無機絮凝劑時要考慮廢水的成分及 PH 等，然后選擇ZUI適合的一種(鐵鹽、鋁鹽或 鐵鋁鹽、硅鋁鹽、硅鐵鹽等)。
在選擇有機絮凝劑時(比如:聚丙烯酰胺 PAM)，主要是看要用到陰離子聚丙烯酰胺、陽 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、強陰。
陽離子的選擇一般用在污泥脫水方面， 陽離子聚丙烯酰胺的選型很重要， 城市污水處理廠一 般用到中強陽離子聚丙烯酰胺，造紙、印染廠污泥脫水一般選擇弱陽離子，醫(yī)藥廢水一般選 強陽離子等等。
每一種廢水都有它自己獨有的特性， 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)試驗才能確定， 在試驗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、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，對污水絮凝劑的選擇有了更明確的認(rèn)識，
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
原則;
利用帶負(fù)電的絮凝劑來捕捉無機物顆粒
利帶正電的絮凝劑來捕捉有機物顆粒
通常通過實驗的方法才能比較準(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ZUI少的情況下，獲得ZUI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物含量的函數(shù)，而有機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，同時分子量也表示了聚合物鏈的長度。對于離心機式的脫水處理設(shè)備:聚合物的分子量越大越好，因為在進行離心脫水處理工程中，絮團將受到一個很大的剪切力的作用。對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，同時可以得到一個良好的慮水功能。
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。
