概述^[1-2]

目前我國水資源污染嚴(yán)重，水環(huán)境的惡化促使人們不斷尋找更好的廢水治理方法。絮凝作為廢水處理的一種重要方法，是一種應(yīng)用最廣泛、經(jīng)濟(jì)、簡便的水處理技術(shù)。通過絮凝作用，可使污水中懸浮微粒形成礬花，并在沉降過程中互相碰撞，使絮狀物顆粒變大逐漸沉淀于底部，最后經(jīng)水處理構(gòu)筑物將其分離除去，達(dá)到凈化水的目的。

有機(jī)絮凝劑的生產(chǎn)和應(yīng)用然已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，但其生產(chǎn)使用過程中的不安全性和給環(huán)境造成的二次污染仍應(yīng)引起人們的重視。有資料表明:目前使用較多的聚丙烯酰胺，雖然完全聚合的聚丙烯酰胺沒有多大問題，但其聚合單體丙烯酰胺卻具有強(qiáng)烈的神經(jīng)毒性，并且還是強(qiáng)的致癌物，所以聚合過程中單體的殘留仍是一個(gè)需要解決的問題。因此，人們的目光將逐漸從傳統(tǒng)的產(chǎn)品中轉(zhuǎn)向安全的、可生物降解的、對環(huán)境和人類健康無害的新產(chǎn)品中，并探索強(qiáng)化絮凝作用的方法，比如在磁場作用下的絮凝效果，同時(shí)絮凝劑也向廉價(jià)實(shí)用、無毒高效的方向發(fā)展。

作用機(jī)理^[2-3]

絮凝作用是非常復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，其理論還未完全成熟?，F(xiàn)在多數(shù)人認(rèn)為絮凝作用機(jī)理是絮凝和凝聚兩種作用過程。凝聚過程是膠體顆粒脫穩(wěn)并形成細(xì)小的凝聚體的過程；而絮凝過程是所形成的細(xì)小的凝聚體在絮凝劑的橋連下生產(chǎn)大體積的絮凝物的過程。其中較有代表性的是格魯奇，他給絮凝作用定義為；膠體和懸浮物顆粒在高分子絮凝劑的作用下，橋連成為粗大的絮凝體的過程。在絮凝過程中伴隨著粗大的絮凝體的形成，也存在電荷的中和作用。例如，一些有機(jī)高分子絮凝劑同時(shí)具有電荷的中和作用和顆粒間的橋連形成粗大的絮凝體的橋連作用。

種類及代表物^[2-3]

有機(jī)絮凝劑可分為三大類：合成有機(jī)高分子絮凝劑、天然有機(jī)高分子改性絮凝劑和微生物絮凝劑。

1.合成有機(jī)高分子絮凝劑

目前我國市場上銷售的品種主要是聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物(占整個(gè)合成高分子絮凝劑總量的80%)，但品種單一，只生產(chǎn)少量的聚丙烯酸鈉，而且聚丙烯酰胺的系列化水平低，優(yōu)質(zhì)聚丙烯酰胺的相對分子量僅大于10×106。與國外同類產(chǎn)品的相對分子量15×106相比，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

2.天然有機(jī)高分子改性絮凝劑

天然有機(jī)高分子改性絮凝劑包括:淀粉、纖維素、含膠物質(zhì)、多糖素和蛋白質(zhì)等類的衍生物。目前世界產(chǎn)量約占高分子絮凝劑總量的20%，主要包括下面二大類。

1）碳水化合物類(多聚糖類)

這一類物質(zhì)廣泛存在于植物中，它包括淀粉、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、單寧等，其年產(chǎn)量達(dá)5000億t，而且其化合物含有多種活性基團(tuán)，如羥基、酚羥基等，表現(xiàn)出較活潑的化學(xué)性質(zhì)。由于其本身的絮凝效果有局限性，為提高它的絮凝作用，需要對它改性，即通過羥基的酯化、醚化、氧化、交聯(lián)、接枝共聚等化學(xué)改性，增加其活性基團(tuán)，提高絮凝效果。例如，丙烯酰胺和淀粉的接枝共聚反應(yīng)，在這類絮凝劑中，研究較多的是淀粉－聚丙烯酰胺接枝共聚物。與均聚丙烯酰胺相比，它具有絮凝能力強(qiáng)、分子鏈穩(wěn)定性增加、適應(yīng)范圍廣、陽離子化反應(yīng)更容易進(jìn)行等特點(diǎn)，是一類有良好應(yīng)用前景、價(jià)廉物美的新型絮凝劑。

2）甲殼素類

由于殼聚糖類物質(zhì)分子中含有酰胺基、氨基和羥基，因而具有絮凝吸附等功能，特別適用于食品加工廢水的處理，可使其中的固形物含量減少70%～80%。包括甲殼素、殼聚糖和纖維素，以殼聚糖為例，以下是它的生產(chǎn)流程和反應(yīng)方程式：

用濃堿處理甲殼素可以脫乙酰基而得到殼聚糖，脫乙酰化反應(yīng)是非均相條件下在40%～60%的苛性鈉溶液中于100～180℃下加熱數(shù)小時(shí)，所得殼聚糖的脫乙酰度可達(dá)80%。經(jīng)研究表明，殼聚糖的絮凝性能與兩性陽離子型絮凝劑的性能相當(dāng)，優(yōu)于陰離子型PAM。

3. 微生物絮凝劑

微生物絮凝劑是利用生物技術(shù)，通過微生物的發(fā)酵、抽提、精制而得到的，是一種無毒的生物高分子化合物，包括機(jī)能性蛋白質(zhì)或機(jī)能性多糖類物質(zhì)。20世紀(jì)80年代后期日本已有絮凝劑投入工業(yè)化生產(chǎn)和用于廢水處理?？偟膩碚f，我國對微生物絮凝劑的研究尚處于起步階段，但目前已引起較大的關(guān)注。與國外一樣，要實(shí)現(xiàn)最終工業(yè)化生產(chǎn)，還有許多問題要研究解決，如絮凝劑的分子結(jié)構(gòu)及功能基團(tuán)的定位、高產(chǎn)絮凝劑工程菌的組建、培養(yǎng)基成本以及工業(yè)發(fā)酵的可行性研究等。

主要參考資料

[1] 絮凝劑在水處理中的應(yīng)用與展望

[2] 有機(jī)絮凝劑的機(jī)理及進(jìn)展

[3] 有機(jī)絮凝劑的現(xiàn)狀和未來