样、
活性基团多、相对分子质量高
, 具有用量少、浮渣
产量少、
絮凝能力强、絮体容易分离、除油及除悬浮物
效果好等特点
, 在处理炼油废水、工业废水、高悬浮物
废水及固液分离中有着广泛的用途。有机高分子絮
凝剂可分为合成有机高分子絮凝剂和天然高分子絮
凝剂
[ 8]
。
1. 3 微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是上世纪
80年代后期研究开发的
第
3类絮凝剂
[ 9、10]
, 是一类由微生物产生的具有絮凝
剂活性的代谢产物
, 主要有糖蛋白、多糖、蛋白质、纤
维素和
DNA 以及有絮凝剂活性的菌体等。该絮凝剂
是利用生物技术
, 通过微生物发酵、抽取、精制而得到
的一种新型、
高效、
廉价的水处理剂
, 是一种无毒的生
物高分子化合物。
生物絮凝剂的开发始于上世纪
70年代末。 1976
年
, 日本学者在研究酞酸生物降解过程中发现了具有
絮凝作用的微生物培养液。上世纪
80年代后期, 制
成了名为
NOC- 1的第一种生物絮凝剂, 它是目前发
现的最佳生物絮凝剂
, 具有很强的絮凝活性, 广泛应
用于畜产废水、膨化污泥、瓦厂废水、有机废水的 处
理。我国南开大学的庄源益等在这方面做了不少研
究
, 开发的 NAT型生物絮凝剂可直接处理黑染料生
产废水
, 脱色率达 60%
[ 11]
。
目前一般认为
, 生物高分子絮凝剂主要通过桥架
作用和电中和作用
, 使颗粒和细胞聚合, 其它的絮凝
作用机理如网捕作用、粒质说等 可解释部分絮凝 现
象。实际上
, 絮凝是一个复杂的过程, 絮凝剂的种类
和浓度、
分子构型、相对 分子质量大小、胶体表面 性
质、
pH 值等因素均能影响其絮凝性能。
微生物絮凝剂具有絮凝范围广、
絮凝活性高、安
全、
无害、
无污染、
脱色效果独特等特点
, 加上絮凝剂
产生菌的种类多、
生长快、易于实现工业化
, 微生物絮
凝剂的研究正成为当今世界絮凝剂方面研究的重要
课题
[ 12]
。
2 新型絮凝剂的发展及研究现状
近年来, 随着合成技术的发 展和工业应用的 需
要
, 越来越多的新型结构聚合物絮凝剂得到开发与应
用
, 如聚合物有机微粒絮凝剂、树枝状聚合物絮凝剂
和梳型聚合物絮凝剂等。
梳形聚合物是一种特殊的接枝聚合物
, 它由一条
聚合物主链和多条与之通过共价键相连的支链组成。
梳形聚合物与一般的接枝聚合物在精细结构方面的
区别为
: 梳形聚合物分子中所有侧链等长; 梳形聚合
物的接枝密度远高于一般的接枝聚合物。
通过对絮凝剂絮凝机理的研究可知
, 聚合物相对
分子质量是架桥絮凝的关键因素
, 其他的因素, 如聚
合物的电荷密度、颗粒表面的电荷密度和系统的离子
强度也很重要。相对分子质量越高
, 链越长, 在颗粒
间架桥形成絮凝物的能力就越强。而聚合物电荷密
度是聚合物分子向 颗粒表面扩散、吸 附的主要驱动
力
, 电荷密度越高, 对细小颗粒的静电吸附点就越多,
导致聚合物与颗粒间的强烈吸附。同时
, 聚合物电荷
密度越高
, 分子链上带电基团之间的 静电排斥力越
大
, 使聚合物分子链在溶液中呈更舒展的构型, 有利
于细小颗粒表面 聚合物分子形成的环或 链的扩展。
但也应注意
, 聚合物的电荷密度过高, 将加快聚合物
的重构速度
, 并使聚合物呈平坦的吸附构型, 对架桥
絮凝将产生不利的影响。
现比较两种结构絮凝剂
, 一种是常用线性无规的
阳离子共聚物
, 另一种为梳形结构接枝聚合物, 其支
链梳齿是阳离子低聚物
, 其结构见图 1。
图
1 随机线性结构与梳形结构阳离子
絮凝剂微胶体结构示意图
由图
1可以看出, 无规阳离子共聚物的电荷随机
分布在分子链上
, 局部的电荷密度较低, 而梳型结构
阳离子絮凝剂的电荷集中分布在梳齿上
, 局部电荷密
度较高。
图
2是随机线性结构与接枝结构阳离子絮凝剂
絮凝示意图。从图
2可以看出, 对于无规则阳离子共
聚物
, 位于 / 架桥 0部分的阳离子基团并没有很好地
和悬浮颗粒表面起到静电中和作用
, 而是被 / 浪费 0
)
61
)
李贺敏等
水处理絮凝剂的研究与发展趋势 20081Vo l122, No. 11
化工时刊