浅谈絮凝剂对重金属废水处理的研究与应用

摘 要:针对传统的废水处理不能满足现代社会的需要,以及可持续发展的要求的问题。絮凝剂的产生改变了这一现状,全球各国都在积极探索絮凝剂的研发与应用。本文主要是介绍絮凝剂在重金属废水处理中应用应该要注意的一些问题,及其内部的作用机理,为絮凝剂在废水处理中的研究与应用做出一点贡献。

关键词:絮凝剂 重金属 作用机理

中图分类号:X78 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0110-01

近年来,废水的产生越来越多,这些废水中含有的杂质成分比较多,重金属成分的含量也比较大,如果处理不当轻则会造成环境的污染,重则会直接或间接的给人们的生命健康构成威胁。絮凝剂的产生使这个问题得到了解决,本文就是主要针对絮凝剂在重金属废水处理的应用做出研究,说明絮凝剂的作用机理和实际操作中应该注意的影响因素。

1 絮凝剂的种类和特点

絮凝剂是一类化学混合物的统称,这类混合物能够将液体中得悬浮、溶解和溶胶状态的物质通过化学反应,凝聚成沉淀颗粒沉淀下来,达到分离的目的,具有这类作用的化学混合物统称为絮凝剂,它是混凝剂大类中的一种[1]。

废水处理出来水质量的好坏,絮凝剂是关键,根据化学混合物成分的不同絮凝剂可以分为3类:有机、无机和微生物[2]。

1.1 无机絮凝剂

无机絮凝剂根据内部分子材料的不同又可以划分为以下几种。

(1)低分子无机凝絮剂。这类絮凝剂制造工艺比较简单,在废水处理中需求量比较大,这类絮凝剂由化学无机成分组成,增加凝结固体相互直接的碰撞,加速废水中得杂质的沉淀。

(2)高分子无机凝絮剂。由于低分子无机凝絮剂自身处理过程中,存在自身的残留物较多的问题,现在处理要求比较高的地方都开始应用高分子无机凝絮剂,这类絮凝剂又称为二代无机絮凝剂。

(3)复合高分子无机凝絮剂。上面所讲的高分子无机凝絮剂通常只是针对一种金属成分来进行凝聚处理。复合高分子无机凝絮剂是指可以对多种金属成分都能进行处理的复合高分子无机凝絮剂。

1.2 有机高分子絮凝剂

有机高分子絮凝剂又称为有机聚电解质,根据生成原理的不同有机高分子絮凝剂可以分为天然和合成两类。

(1)天然有机高分子絮凝剂。这类絮凝剂产生于生物体内或自然存在的,需要进行化学处理高分子化合物,这类化合物成本比较低廉,容易分解,来源比较广。

(2)合成有机高分子絮凝剂。这类凝絮剂是目前市场上最多的,它采用化学手段进行高分子复合,针对性比较强,效果比较显著,但是残留物比较难于分解,容易造成环境污染。

1.3 微生物絮凝剂

这类絮凝剂采用生物医学技术,利用细菌、真菌和其他微生物的微生物体内或其分泌物中进行提纯加工,产生的新的高效、安全、自然降解的水处理絮凝剂。与传统的无机和有机絮凝剂相比,不仅能够使水中的杂质或胶体进行凝固沉淀的一般特点,还具有无污染,降解能力快,繁殖代谢能力快的特殊有点,这是近年来絮凝剂发展的新方向。

2 絮凝剂的作用机理

2.1 絮凝状态

絮凝剂根据其内部的分子材料的不同,它们在废水处理过程中的絮凝状态也都不同,由于它们的凝聚机理的不同可以将絮凝状态分为三类[3]。

(1)凝结。加入无机絮凝剂例如石灰和明矾后,絮凝剂在水中溶解后,无机分子会消除金属成分表面的电荷,这样会促使水中的杂质和无机成分颗粒凝结成块。

(2)凝聚。这种状态的机理是利用大分子的桥键作用,将大分子颗粒、杂质颗粒和两者的凝结体通过桥键组成一个网状的聚合体。

(3)团聚。是指高分子微粒和杂质在水中的溶解物通过絮凝剂的作用相互抱团成为一起的现象,这种状态形成的沉淀物的颗粒比较大。

2.2 絮凝作用机理

絮凝是指分子微粒和小的固体悬浮物及胶体颗粒聚合成沉淀物的过程,凝聚是指水胶体是压缩分子的电荷层和损失稳定的过程中,这一过程需要添加絮凝剂产生溶解电离子中和水胶体颗粒,然后相互形成开始的絮凝微颗粒沉淀物[4]。

3 絮凝剂在重金属废水处理的应用

3.1 重金属废水处理凝聚机理

就重金属废水处理中的凝聚状况来讲,根据不同絮凝剂的添加,在水中的凝聚原理有所不同,主要可以分为以下几种。

(1)双电层压缩机理。通常情况下,水中的溶解物和金属成分相互之间是稳定的。加入絮凝剂后,微粒间的吸引力和排斥力出现不平衡,这时微粒就会出现结合聚集,达到沉淀的目的。

(2)电中和机理。这种机理主要是针对PH值不是中性的废水,针对废水金属成分的电荷情况,加入相反成分的絮凝剂,导致他们相互吸引产生电中性,从而达到沉淀的目的。

(3)吸附架桥机理。这种机理主要利用高分子材料的吸附作用,使胶体吸附于高分子上形成沉淀物的目的。

(4)沉淀物网铺和卷扫机理。向水中加入大量的大分子物质,使其产生沉淀物,在下降的过程中,沉淀物会将水中杂物一起沉下去达到净化的目的。

这几种机理在实际的应用中往往都是结合起来应用,或者是以某一种或两种为主的应用,这样才能更好地达到净化的目的。

3.2 絮凝剂应用的影响因素

在实际的应用中,要得到很好的净化效果的话,需要考虑多方面的因素,结合实际的工程,我们主要考虑以下几点因素。

(1)水温。这点我们应该很容易理解,如果絮凝剂采用的是有机或微生物絮凝剂的话,温度高的话,微生物的代谢加快,繁殖速度加快,所以净化的速度和效果都会有明显的改善。

(2)PH值。PH值很重要,如果我们添加的絮凝剂的种类与该值不符,不仅不能达到净化的目的,而且会增加下一次净化的难度。在大规模使用前,一定要对废水的PH值进行取样测试,取样要均匀准确。

(3)重金属的成分和含量。对废水进行这样的测试,是为了将水中的重金属准确地去除,尽量不添加新的污染物,这样可以有针对地加入絮凝剂并确定絮凝剂加入多少量。做到有的放矢,这样才能更好地达到净化的目的。

(4)水力条件。水力条件主要是影响沉淀物能不能凝聚以及沉淀物大小的问题。如果水流速度过快,还没有形成沉淀物,这部分水就流走了,达不到沉淀的目的,如果水流速度过慢,会导致絮凝剂添加量偏大,水中加入额外的残留物,降低效率。

4 结语

絮凝剂在废水处理中的重要性日益凸显,本文对絮凝剂的种类和作用机理做出了介绍,并结合实际工程中的操作,给出了影响絮凝剂效果的几个重要因素。积极探索絮凝剂在重金属处理中得应用。

参考文献

[1] 郭帅.微生物絮凝剂的研制及其对染料和重金属废水的处理研究[D].湖南大学,2008:1～23.

[2] 戴玉芬.重金属螯合剂对水体中重金属离子的去除性能研究[D].南昌航空大学,2007:3～16.

[3] 于明泉,常青.高分子重金属絮凝剂在水处理中应用的研究[J].净水技术,2004,23(2):1～3.

[4] 宋京津,李科林.微生物絮凝剂处理重金属废水及贵金属回收的研究进展[J].消费导刊,2011(6):130～131.