Question

简述高分子混凝剂的作用。高分子混凝剂投加量过多时，为什么混凝效果反而不好？

拜托······可以稍微简单点吗？只是一小题啊·····

Answer 1

高分子混凝剂投加过多，会产生“胶体保护”作用，使脱稳胶粒电荷变号或者使胶粒被包卷而重新稳定（常称“再稳”现象）

Answer 2

有机絮凝剂主要分为合成高分子型和天然高分子型。其特点是用量少、絮凝速度快、受共存盐类、pH 值及温度的影响小 ,生成的污泥量小 ,且带有多种带电基团 ,可为链状、环状、网状结构 ,利于污染物进入絮体 ,脱色性好。
⑴合成高分子絮凝剂
合成有机高分子絮凝剂多为水溶性聚合物 ,具有分子量大、分子链官能团多的特点。按所带电荷不同分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性型絮(见表 1 )凝剂,实践中使用较多的是阳离子、阴离子和非离子型聚合物。
表1.1不同类型的有机高分子絮凝剂[3]
离子类型 官能团 絮凝剂实例
阳离子型 羧酸、- COOH -SO3 H 磺酸、 -OSO3 H 硫酸酯 聚丙烯酸、海藻酸、羧酸乙烯共聚物、聚乙烯苯磺酸
阴离子型 - NH2伯胺、- NH- R仲胺、- NR2叔胺、- NR3季胺 聚乙烯吡啶、胺与环氧氯丙烷缩聚物、聚丙烯酸胺阳离子化衍生物
非离子型 - OH羟基、- CN腈、- CONH2 聚丙烯酰胺、尿素甲醛聚合物、水溶性淀粉 ,聚氧乙烯
两性型 同时有阴阳两种离子官能团 明胶、蛋白素、干乳酪等蛋白质、改性聚丙烯酰胺
①阳离子型高分子絮凝剂
阳离子型有机高分子絮凝剂适合于除去废水中的有机物,pH 值适用范围为中至强酸性。阳离子絮凝剂不仅可通过电荷中和、架桥脱稳、絮凝 ,而且还可与带负电荷的溶解物反应,生成不溶物,从而有利于沉降脱水 ,并且有脱色功能 ,对有机物和无机物都有很好的净化作用 ,且更适合于有机物含量高的废水,pH 值使用范围宽,用量少,毒性也小。近年来 ,我国对此类絮凝剂的研究主要集中于聚丙烯酰胺接枝共聚物 ,烷基烯丙基氯化铵 ,聚环氧丙烷与胺的反应产物三大类上 , 并已取得显著进展 。
②阴离子型高分子絮凝剂
阴离子型有机高分子絮凝剂研制开发较早,技术比较成熟 ,但因应用范围的限制 ,有关的新产品研究报道较少。常用的有聚丙烯酸钠、丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚物 ,聚苯乙烯磺酸钠等。聚丙烯酰胺水解或者将丙烯酰胺与丙烯酸盐共聚 ,都能生成阴离子型聚丙烯酰胺 ,但容易受pH值和盐类的影响 ,在酸性介质中羧基解离受限 ,对某些矿物的吸附活性较低。若用强酸性的磺酸基代替弱酸性的羧基,则可得以改善 。
③非离子型高分子絮凝剂
这类高分子絮凝剂是在合成中不引入带电基团的有机高分子聚合物,重要的有聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮 ,聚乙烯基甲基醚、聚烷基酚- 环氧乙烷等。非离子型聚丙烯酰胺可通过水溶液、沉淀、反向悬浮、反向乳液、反向微乳液等聚合方法制备。传统聚丙烯酰胺水溶液聚合体系粘度较大 ,产品分子量较低 ,固含量也不高。有人采用在聚合体系中加入分散剂聚乙二醇的方法 ,使固含量提高到20 %,聚合物分子量达到300万以上。
④两性型高分子絮凝剂
以上三种离子型高分子絮凝剂因受使用范围的限制有逐渐被水溶性两性高分子絮凝剂所代替的趋势。两性型絮凝剂高分子链节上同时含有正、负两种电性基团 ,适用于阴、阳离子共存的污水 ,絮凝和污泥脱水功效良好。pH 值使用范围宽 ,抗盐性好 ,现已成为国内外研究的热点。与其它絮凝剂相比,两性高分子絮凝剂在以下几个方面表现出良好的应用前景: A.污泥脱水。经过两性高分子絮凝剂处理的污泥 ,沉淀性能好 ,且泥饼含水量少。B.去除金属离子。因其分子中阴、阳离子基团能与金属离子螯合 ,在等电点时又可释放 ,利用此性质可分离回收金属离子。C.去除中、小分子有机物质。如色度物质、腐殖酸类天然有机物质以及表面活性剂等。目前国内外已有不少用于印染废水处理的报道。D.去除可溶性分子量低的有机物质 ,两性新型高分子絮凝剂的阴、阳离子活性基团能与该物质产生络合（螯合）作用达到去除目的。
⑵天然高分子絮凝剂
天然高分子絮凝剂用量远小于合成高分子絮凝剂 ,原因是其电荷密度小 ,分子量低且易被生物降解而失去絮凝活性。天然高分子化合物含有各种活性基团 ,如羟基、酚羟基等 ,具有较活泼的化学性质。通过羟基的酯化、醚化、氧化、交联、接枝共聚等化学改性 ,使活性基团大大增加 ,聚合物呈枝状结构 ,分散了絮凝基团 ,对悬浮体系中颗粒物有更强的捕捉与促沉作用。天然高分子絮凝剂与合成有机高分子絮凝剂相比 ,具有原料来源丰富、选择性大、投药量少、安全无毒、价格低廉、可完全生物降解等显著优点。
①淀粉衍生物絮凝剂
在众多改性天然高分子絮凝剂中 ,改性淀粉絮凝剂的研究、开发尤为引人注目。因为淀粉来源广、价格低廉 ,并且产物完全可被生物降解 ,在自然界中形成良好循环。淀粉是由许多脱水葡萄糖单元经糖甙键连接而成 ,每个脱水葡萄糖单元的 2、3、6 三个位置上各有一个醇羟基 ,因此淀粉分子中存在大量活性基团 ,其衍生物由分子中葡萄糖单元上羟基与某些化学试剂在一定条件下反应而制得。阳离子淀粉就是非常重要的淀粉衍生物之一 ,它是胺类化合物与淀粉分子的羟基在碱催化作用下反应生成的具有氨基的醚衍生物 ,使氮原子带正电荷。季铵型阳离子淀粉因具有阳离子性强 ,适应 pH 范围广等特点 ,成为各国学者研究的重点。除季铵型阳离子淀粉外 ,其它阳离子淀粉如叔胺型阳离子淀粉、交联阳离子淀粉 ,阳离子双醛淀粉、两性阳离子淀粉等的合成及应用均有报道。阳离子淀粉在工业废水处理中是优良的高分子絮凝剂和阴离子交换剂。近年来 ,各类淀粉与丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯腈等的接枝共聚反应的研究和产品开发应用 ,已经广泛开展。它与聚丙烯酰胺相比具有稳定性强、适应范围广、絮凝能力强等特点。因此 ,淀粉接枝聚丙烯酰胺类具有广泛的应用前景。
②木质素衍生物絮凝剂
木质素是存在于植物纤维中的一种芳香族高分子 ,利用木质素与低级脂肪醛聚合或氧化缩聚 ,可得到性能良好的絮凝剂。有文献报道木质素改性产品可用作含蛋白质废水的絮凝剂 ,而回收蛋白质的最好去处是用作饲料 ,所以不宜用有毒物质絮凝 ,Mckague 报道了硫酸盐木质素按 Mannich 反应 ,与二甲胺和甲醛作用 ,进行甲基化和氯甲基化后 ,生成的木质素季铵盐衍生物可用作硫酸盐浆厂漂白废水的絮凝剂 ,效果显著。我国朱建华等人利用造纸蒸煮废液中的木质素合成了木质素阳离子表面活性剂 ,用其处理阳离子染料、直接染料及酸性染料废水 ,实验结果表明:这种药剂具有良好的絮凝性能 ,对各种染料的脱色率均超过 90 % [4]。
③甲壳素衍生物絮凝剂
甲壳素是仅次于纤维素的第二大天然有机高分子化合物 ,它是甲壳类（虾蟹）动物、昆虫的外骨骼的主要成分。对甲壳素分子进行改造 ,脱去乙酰基 ,得到性能良好的絮凝剂 —壳聚糖。壳聚糖的游离氨基可接受质子或盐 ,在酸性水溶液中可溶解流失 ,使其应用受限。因此 ,人们对其进行不断改性以提高其性能 ,所得物质分子中均含有酰胺基及氨基、羟基 ,故具有絮凝吸附等功能。壳聚糖是一种线性聚胺 ,溶于酸性介质后 ,随着氨基的质子化 ,即表现出阳离子聚电解质的性质 ,不仅对重金属具有螯合吸附作用 ,还可有效吸附水中的负电性微粒。其优点是用量少、效率高、易再生。据报道 ,甲壳素多聚糖废水净化剂再生容易 ,用少量水洗涤后 ,在空气中氧化 6～8h ,即可恢复吸附功能 ,可重复再生 12 次 ,老化失效后可用作燃料。我国海岸线长 ,江南湖泊众多 ,甲壳素资源十分丰富。开发壳聚糖絮凝剂是我国水处理絮凝剂的发展方向之一 。
1.2.3微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外 ,具有絮凝活性的代谢产物 ,主要由具有两性多聚电解质特性的糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和DNA 等生物高分子化合物 ,以及有絮凝活性的菌体等组成。因微生物絮凝剂无二次污染 ,具有使用安全、方便、絮凝效果良好以及独特的脱色效果,适用范围广、絮凝活性高、易于生物降解 ,属于绿色环保产品 ,被称为第三代絮凝剂, 主要类型见表2。
表2絮凝微生物
类 属 名 称
革兰氏阳性菌 红平红球菌 ,石灰壤诺卡氏菌 ,椿象虫诺卡氏菌 ,棒状杆菌
革兰氏阴性菌 协腹产碱杆菌
其它 土壤杆菌属 ,厄氏菌属 ,伪单胞菌属 ,不动细菌属 ,酱油曲霉 ,暗色孢属 ,拟青霉属
微生物絮凝剂被广泛用于给水或污水处理。通过其电荷性质和高分子特性在液体介质中起电荷中和、架桥、网捕、吸附等作用 ,使胶体脱稳、絮凝、沉淀、固液分离。黄民生等人 从活性污泥中分离出能产生高絮凝活性物质的微生物 ,其产品的净水效果良好 ,并可使絮凝剂的总用量大大减少。邓述波等人 利用含有糖醛酸、中性糖和氨基糖的多糖絮凝剂处理河水 ,比使用海藻酸钠、明胶等絮凝剂产生的絮团大、沉降快、上清液浊度低 ,且COD 值小。尹华等人 从石化厂活性污泥中筛选出J - 25 菌株 ,利用葡萄糖、味精废水母液等作为培养液 ,制备了微生物絮凝剂LMBF-25。该絮凝剂热稳定性良好 ,对石化废水有理想的处理效果 ,并能改善污泥的沉降性能。

高分子混凝剂有个最佳投加量，多了混凝效果当然不好！