王平

大連產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)研究院有限公司 遼寧大連 116000

絮凝劑是能夠降低或消除水中分散微粒的沉淀穩(wěn)定性和聚合穩(wěn)定性，使分散微粒凝聚、絮凝成聚集體而除去的一類物質(zhì)。根據(jù)其化學(xué)成分一般分為三大類：第一類是無(wú)機(jī)絮凝劑，如PAC（聚合氯化鋁）、AS（活性硅酸）、硫酸鐵、氯化鋅等；第二類是有機(jī)絮凝劑，如聚丙烯酸、海藻酸、聚丙烯酸酰胺等；第三類是天然絮凝劑或生物絮凝劑，如殼聚糖、海藻酸鈉、紅平紅球菌、協(xié)腹產(chǎn)堿桿菌等，以及多種絮凝劑制得的復(fù)合絮凝劑。在絮凝處理過(guò)程中，是通過(guò)添加一定量的絮凝劑，使水中的膠體顆粒物失去穩(wěn)定狀態(tài)，再中和、吸附、粘結(jié)、架橋等作用下，聚集形成較大的絮體，再利用沉淀或氣浮等方法去除絮體。

1 微生物絮凝劑

與傳統(tǒng)的合成絮凝劑相比，生物絮凝劑具有無(wú)毒、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。生物絮凝劑在許多工業(yè)和生物加工領(lǐng)域顯示出巨大的潛力，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率。生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜是生物絮凝劑的主要傳統(tǒng)瓶頸。生物絮凝劑在生物處理、廢水處理等許多工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，主要取決于采用廉價(jià)底物和新型發(fā)酵/回收策略進(jìn)一步降低生物絮凝劑的生產(chǎn)成本。細(xì)胞外生物高分子絮凝劑（EBFs）是由許多微生物在培養(yǎng)液中分泌的多糖、蛋白質(zhì)和脂類組成的絮凝物質(zhì)。EBFs作為可生物降解、無(wú)毒的傳統(tǒng)化學(xué)絮凝劑的替代品，引起了人們的廣泛關(guān)注，但由于產(chǎn)量低、成本高，限制了其應(yīng)用。LiliFu（2020）研究采用RNA-Seq高通量測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)方法，通過(guò)調(diào)節(jié)絮凝劑產(chǎn)生菌沈陽(yáng)擬青霉A9的氮源（高氮/低氮）來(lái)研究MBFA9多糖的發(fā)酵和生物合成。評(píng)估差異表達(dá)基因、功能聚類和關(guān)鍵基因的功能注釋，重建了MBFA9的生物合成和代謝途徑基因，并得出UDP-Gal、UDP-Glc、UDP-GlcA和UDPGlcNAc都可以作為MBFA9生物合成的前體，murA、wecB、pgm、galU/galF、fcl、gmd和glgC影響細(xì)菌生長(zhǎng)和MBF的生物合成[1]。

2 天然高分子絮凝劑

天然高分子聚合物作為一種可再生、容易降解的物質(zhì)引起了廣泛的關(guān)注。它主要包括淀粉、殼聚糖、木質(zhì)素、纖維素等[2]。將天然高分子聚合物作為絮凝劑使用，有效的解決了合成有機(jī)絮凝劑可能會(huì)造成的二次污染問(wèn)題。然而天然高分子聚合物也具有一定的局限性，這種聚合物的分子量小、電荷密度低、水溶性較差，導(dǎo)致其在單獨(dú)使用時(shí)效果不佳。將天然高分子聚合物進(jìn)行改性，不僅可以解決上述問(wèn)題，同時(shí)還可提高絮凝效率。該過(guò)程主要是通過(guò)醚化、酯化、氧化、接枝共聚等化學(xué)改性方法在天然高分子的分子鏈上引入官能團(tuán)來(lái)增強(qiáng)其絮凝性能。Yang等人，以三氯-2-羥丙基三甲基氯化銨改性淀粉接枝聚丙烯酸為原料，采用不同的接枝比例，成功地合成了一系列兩性淀粉接枝絮凝劑，并用于去除水中的各種帶電污染物，具有較好的去除效率。Zheng等人，將殼聚糖與丙烯酰胺在不同的引發(fā)體系，熱引發(fā)體系、紫外引發(fā)體系和超聲引發(fā)體系下，進(jìn)行了接枝共聚，并應(yīng)用于偶氮染料的去除，去除效率較高。

3 金屬和金屬氧化物納米顆粒

金屬和金屬氧化物納米顆粒由于其獨(dú)特的電、光、磁和催化性能而引起了研究人員的興趣。它們是水和廢水處理中種類最多的材料。Almarasy等人對(duì)埃及Basyoun市Nile Rosetta河支流水樣的混凝和絮凝過(guò)程進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，在30mL濃度為2.98×10-6mol/L、pH值為7.55的赤鐵礦納米粒子(直徑為9nm)下施用，可降低（93.8±0.005）%的最高渾濁度。研究了赤鐵礦納米顆粒對(duì)水體總?cè)芙夤腆w、電導(dǎo)率、磷酸鹽濃度、硝酸鹽濃度、氨水濃度、鐵（II）濃度、pH值和堿度等水質(zhì)參數(shù)的影響。通過(guò)與市售明礬的對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)赤鐵礦納米顆粒對(duì)水樣具有良好的處理能力，特別是對(duì)磷酸鹽濃度的處理能力。據(jù)報(bào)道，赤鐵礦納米粒子與磷酸鹽離子相互作用形成不溶性磷酸鐵（III），其質(zhì)量濃度從0.10±0.005mg/L顯著降低到0.005±0.0003mg/L。

4 合成有機(jī)高分子絮凝劑

合成有機(jī)高分子絮凝劑具有用量小、產(chǎn)泥少、絮凝能力強(qiáng)、沉淀速度快等優(yōu)點(diǎn)，在水處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。YuhaoZhou（2020）采用超聲引發(fā)模板聚合法合成了具有微鎖結(jié)構(gòu)的兩親性陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM），陽(yáng)離子微鎖和疏水締合共同促進(jìn)了TP（AM-DAC-LA）的最佳脫水性，疏水締合增強(qiáng)了架橋和清掃作用，促進(jìn)了絮體尺寸的增長(zhǎng)。陽(yáng)離子微絮體通過(guò)增強(qiáng)電荷中和修補(bǔ)作用，產(chǎn)生機(jī)械強(qiáng)度更高的致密絮體，起骨架作用，使濾餅在機(jī)械脫水過(guò)程中不易壓縮和滲透。L.Besra（2005）從聚合物的吸附性質(zhì)和構(gòu)象方面解釋了絮凝脫水的效果。結(jié)果表明，陽(yáng)離子絮凝劑以物理吸附為主，吸附后呈螺旋狀，對(duì)提高過(guò)濾性能最為有效。另一方面，非離子型聚丙烯酰胺絮凝劑最適合于提高沉降速率，它主要是化學(xué)吸附在高嶺土上，表現(xiàn)出更為拉伸的構(gòu)象。陰離子絮凝劑的構(gòu)象最為伸展，沉降速率最低，過(guò)濾性能差。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著污水水質(zhì)的復(fù)雜化以及處理要求的不斷提高，使用傳統(tǒng)的單一的絮凝劑已不能滿足使用需求，高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、廣譜的復(fù)合絮凝劑的研究將成為必然方向[3]。