無(wú)機(jī)高分子絮凝劑處理造紙廢水的現(xiàn)狀

1、無(wú)機(jī)高分子絮凝劑處理造紙廢水的現(xiàn)狀絮凝劑的功能主要是增加混凝固體的碰撞，使其水解產(chǎn)物附聚、架橋絮凝形成可沉降的或可過(guò)濾的絮凝物。2012 年我國(guó)發(fā)布的造紙工業(yè)發(fā)展十二五;規(guī)劃中列出目標(biāo)：到 2015 年，廢水處理達(dá)到 GB3544-2008 標(biāo)準(zhǔn)，部分中段廢水綜合利用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)絮凝劑的研究主要集中在新型絮凝劑的研發(fā)，提高絮凝劑的水處理效果等方面。本文簡(jiǎn)要概述無(wú)機(jī)高分子絮凝劑處理造紙廢水的現(xiàn)狀，包括陽(yáng)離子型、陰離子型和復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子絮凝。1、 無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的研究現(xiàn)狀1.1 陽(yáng)離子型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑1.1.1 聚鋁類(lèi)聚合鋁中的鋁離子，可使造紙廢水中的膠體、大量難降解的木素以及有毒的氯化木

2、素降解產(chǎn)物等雜質(zhì)脫穩(wěn)。張志明等以氯化鋁和氫氧化鈉為原料制備聚合氯化鋁(PAC)，針對(duì)模擬造紙廢水進(jìn)行絮凝實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，以絮凝劑投加量和 pH 值為變量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：PAC 的適宜 pH 值的范圍大約為 79，當(dāng)絮凝劑投加量大于 750 mg/L 時(shí)，廢水中懸浮物的去除率可高達(dá) 95%以上，CODcr 的去 除率在2050范圍內(nèi)，但對(duì)于廢水中溶解態(tài)的物質(zhì)處理效果較差。陳凌用取自嘉興市某造紙廠(chǎng)的廢水，以聚合氯化鋁為絮凝劑進(jìn)行絮凝實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，調(diào)節(jié)廢水 pH 值為 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，分別投加2、4、6、8、10 mL 的 PAC。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng) pH 值為 8，投加量為 6 m

3、L 時(shí)，造紙廢水的處理效果最好，此時(shí) CODcr 去除率為 37%，脫色率可達(dá) 78% 。馬宇峰等以西安某造紙廠(chǎng)廢水為研究對(duì)象，采用了聚合氯化鋁及其他三種絮凝劑進(jìn)行絮凝實(shí)驗(yàn)。取500 mL 造紙廢水，加入一定量的絮凝劑，在一定條件下，以 200 r/min 的速度攪拌 2 min，再調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為 100 r/min 攪拌 10 min，靜置一定時(shí)間，取上清液分析。結(jié)果四種絮凝劑對(duì) SS 的去除率均為 85左右，PAC 對(duì) CODcr 的平均去除率約為 40左右，最佳去除率為 52.4?？偟膩?lái)說(shuō)，聚合氯化鋁在造紙廢水處理工藝中，由于價(jià)格較低，并且產(chǎn)生的廢渣可以返回造紙工藝作原料，解決了二次污染的問(wèn)

4、題，可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，因此具有一定的實(shí)際意義。1.1.2 聚鐵類(lèi)有研究表明老年癡呆癥的發(fā)生與鋁離子的殘留積累有關(guān)，所以目前鐵系絮凝劑的使用正在逐步取代鋁系絮凝劑，特別是在飲用水的處理上應(yīng)用較多。聚合鐵可水解后可產(chǎn)生 Fe3+及其他多種離子，對(duì)水中懸浮膠體顆粒進(jìn)行電性中和，降低電位，促使離子相互凝聚，同時(shí)產(chǎn)生吸附、架橋交聯(lián)等作用。李明玉等以聚合硫酸鐵（PFS）為絮凝劑處理造紙中段廢水。按一定的比例向燒杯中依次加入廢水和絮凝劑，先以200 r/min快速攪拌1 min，再以60 r/min慢攪 10 min，靜置 15 min 后，取上清液測(cè) CODcr。結(jié)果 PFS 的投加量在 50150

5、mg/L 之間時(shí)，CODcr的去除率隨 PFS 濃度的升高而增大，但在 100150mg/L 內(nèi)，變化較小。另外，pH 在 46 范圍內(nèi)，PFS有較高的 CODCr 去除率，最高可達(dá) 79.2。苗宗成等以西安某造紙廠(chǎng)廢水為研究對(duì)象，用聚合硫酸鐵和高鐵酸鉀進(jìn)行絮凝實(shí)驗(yàn)。先將廢水的 pH 調(diào)至3.05.0，然后分別向盛有廢水的燒杯中加 5、10、15、20、25 mg/L 的高鐵酸鉀，以 200 r/min 的速度攪拌 2 min 后以 40 r/min 攪拌 5 min，然后調(diào)節(jié)廢水pH值7.08.0，加入50 mg/L聚合硫酸鐵，以40 r/min的速度 5 min，沉降 2h 后取上清液分析

6、。實(shí)驗(yàn)中當(dāng)高鐵酸鉀用量為 15 mg/L 時(shí)，效果達(dá)到最佳，此時(shí)色度去除率為 94.3%，濁度去除率為 95.2%，BOD去除率為 91.14%，CODcr 去除率為 92.01%，繼續(xù)加大高鐵酸鉀的用量?jī)羲Ч粫?huì)提升。姜華等用采自衢州某造紙廠(chǎng)的廢水，以聚合硫酸鐵為絮凝劑進(jìn)行廢水處理實(shí)驗(yàn)。取不同 pH 值的 PFS，加入到 1 000 mL 的造紙綜合廢水中進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：PFS 絮凝劑的最佳 pH 值范圍為 0.91.0。當(dāng)絮凝劑的pH1.0時(shí),隨著pH值升高，出水顏色變深，這是由于高 pH 值易導(dǎo)致 Fe3+的水解，聚合度下降，絮凝效果變差?？傮w看來(lái)，聚合硫酸鐵對(duì)廢水絮凝處理后的

7、色度和 CODcr 的去除率都比聚合氯化鋁要高。1.2 陰離子型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑陰離子型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑主要指活性硅酸（ASI）和改性活化硅酸（MSI）。其中 ASI 的應(yīng)用較早，20 世紀(jì) 30 年代就作為助凝劑應(yīng)用于水處理等領(lǐng)域，但由于硅酸膠具有強(qiáng)烈的縮聚作用，易膠凝化，不易儲(chǔ)存，限制了 ASI 的推廣和使用。改性活化硅酸(MSI)既是在原有 ASI 的基礎(chǔ)上，引入一種或多種金屬陽(yáng)離子，引入的金屬離子通常為：Fe3+、Al3+等。MSI 可較好的克服 ASI 的上述缺點(diǎn)，通過(guò)引入某些金屬離子，不僅可以延緩硅酸的縮聚過(guò)程，延長(zhǎng)硅酸的儲(chǔ)存時(shí)間，還可以改變硅酸溶膠的電位，增強(qiáng)其絮凝能力。張盼月等

8、以混合造紙廢水為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，采用 PFASSC 絮凝劑進(jìn)行處理。取 1 000 mL廢水于變速六桿攪拌機(jī)上攪拌，先在 400 r/min 的快速攪拌下加入絮凝劑混合 1 min，然后在 50 r/min 的慢速攪拌下絮凝 10 min，靜置 0.5 h 后，取上清液分析。實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)色度、濁度和 CODcr 去除率的影響，都是 n(Fe3+Al3+)/n(SiO2)的較大，而 pH 和n(Fe3+)/n(Al3+)的影響則很小。PFASSC 處理造紙廢水的最佳投藥量為 1.2，CODcr 的去除率最高可達(dá)到 86，濁度和色度均在 90以上。活性硅酸來(lái)源廣、價(jià)格低廉、無(wú)毒、且絮凝、助凝效果好，尤其

9、對(duì)于低溫低濁水的混凝處理有明顯的效果。1.3 復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑1.3.1 無(wú)機(jī)復(fù)合型無(wú)機(jī)復(fù)合絮凝劑大都為聚硅酸鹽，傳統(tǒng)的聚硅酸鹽制備是在硅酸鈉中加酸制得聚合硅酸，然后再與鐵、鋁鹽等聚合。金春姬等以山東某草漿造紙廠(chǎng)中段廢水為研究對(duì)象，聚硅酸鋁鐵(PSAF)為絮凝劑進(jìn)行絮凝實(shí)驗(yàn)。將廢水的 pH 值調(diào)為 9，改變聚硅酸鋁鐵的投加量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果 CODcr 和色度去除率在投加量為 0.57 mol/L 達(dá)到最高峰。實(shí)驗(yàn)中還測(cè)定了 PSAF 中各物質(zhì)的量之比對(duì)絮凝效果的影響。結(jié)果表明：PSAF 中 n（Al+Fe）/n（SiO2）和 n（Al）/n（Fe）對(duì)造紙廢水 CODcr 處理效果的影響較

10、大。PSAF 中，n（Al+Fe）/ n（SiO2）為 1.5、n（Al）/ n（Fe）為 3 時(shí)處理廢水的效果最為理想?；堇诘纫怨杷徕c、硫酸鋁和硫酸鐵為原料制備聚合硅酸硫酸鋁鐵（PAFSS），實(shí)驗(yàn)中制備了 n（Al）/ n（Fe）為 101、41 和 31 的三種 PAFSS 試劑，針對(duì)陜西西安奧輝紙業(yè)有限公司的中段廢水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。結(jié)果 CODcr 的去除率隨著 PAFSS 濃度升高而升高，但升高幅度各有差異，n（Al）/ n（Fe）為 10:1的 PAFSS 在起始濃度 0.10 mol/L 時(shí)對(duì) CODcr 的去除率最大，但隨加藥濃度升高去除率升高幅度減小。n（Al）/ n（Fe）為 4

11、1 的 PAFSS 對(duì)應(yīng) CODcr 去除率升高幅度最大，在濃度為 0.20 mol/L 時(shí) CODcr 的去除率達(dá)到實(shí)驗(yàn)中最高，為 59。任朝華等以聚合硅酸硫酸鋁鎂（PAMSS）處理取自郊縣某造紙廠(chǎng)的污水。取一定量的廢水加入 PAMSS，調(diào)節(jié) pH 后攪拌 10 min，靜置 30 min 后，測(cè)定其 CODcr。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)投藥量為 30 mg/L，pH 值 7.010.0，攪拌時(shí)間 717 min 時(shí)，處理效果最好。此時(shí)，CODcr的去除率達(dá)到 89.13。總體來(lái)看，無(wú)機(jī)復(fù)合絮凝劑對(duì)色度和 CODcr 的去除效果明顯優(yōu)于單獨(dú)投加 Fe3+、Al3+絮凝劑，并且用量少，沉降速度快具有很

12、好的發(fā)展前景。1.3.2 無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合型無(wú)機(jī)絮凝劑存在吸附架橋能力弱，投藥量較多等缺點(diǎn)。而有機(jī)絮凝劑雖然吸附架橋能力強(qiáng)，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，但處理成本高，而且一部分難生物降解，有些還具有一定毒副作用。無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合絮凝劑是當(dāng)前絮凝劑的研究熱點(diǎn)之一，能夠彌補(bǔ)單一種類(lèi)絮凝劑的諸多不足，發(fā)揮各自的絮凝優(yōu)勢(shì)。肖玲等以殼聚糖季銨鹽( HACC)和聚合鋁( PAC)復(fù)配，處理取自武漢晨鳴漢陽(yáng)紙業(yè)股份有限公司的廢水。取一定量造紙廠(chǎng)廢水，加入適量復(fù)合絮凝劑，調(diào)節(jié) pH值后，取上清液分析。結(jié)果取代度 85%的殼聚糖季銨鹽交聯(lián)后與 PAC 復(fù)配的絮凝效果較好，濁度去除率可達(dá) 95%，CODcr 去除率達(dá) 38%。薛永亮

13、等以取自雅安市中竹紙業(yè)污水處理站進(jìn)水口，多個(gè)造紙車(chē)間排放水樣的混合廢水為研究對(duì)象，研究了聚硅酸鋁鐵殼聚糖復(fù)合絮凝劑的絮凝效果。首先取適量絮凝劑緩慢加入到 500 mL 造紙廢水中，在磁力攪拌器上先以 150 r/min 攪拌 5 min，再以 80 r/min攪拌 10 min，靜置 30 min 后，取上清液分析。當(dāng)復(fù)合絮凝劑（2 g/100 mL）的投加量在每 500 mL 投加29mL 范圍內(nèi)時(shí)，造紙廢水的 CODcr 去除率均大于 72% ，當(dāng)絮凝劑的投加量每 500 mL 投加 5 mL時(shí)，造紙廢水 CODcr 的去除率達(dá)到最大值 78.7%?？偟膩?lái)說(shuō)，無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合絮凝劑的絮凝效果

14、較其他種類(lèi)絮凝劑高，具有無(wú)機(jī)和有機(jī)絮凝劑共同的優(yōu)勢(shì)。2、 結(jié) 語(yǔ)絮凝劑的種類(lèi)有很多，其中無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的發(fā)展尤為迅速。雖然無(wú)毒、可生物降解的天然有機(jī)高分子絮凝劑的研究取得了一定進(jìn)展，但無(wú)機(jī)高分子絮凝劑以其價(jià)廉、無(wú)毒、高效的優(yōu)點(diǎn)，在造紙廢水處理中占有重要位置。筆者建議今后圍繞以下幾個(gè)方面工作：優(yōu)化絮凝效果；廢水處理后殘留絮凝劑的金屬離子的去除；減少處理成本。造紙廢水的完善和提高還有大量的工作要做，要想快速產(chǎn)業(yè)化，理論研究和實(shí)際應(yīng)用方面的研究需要同步推進(jìn)。參考文獻(xiàn)：1張志明 .聚合氯化鋁對(duì)造紙廢水的混凝處理研究J.環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊,2007, 26(4):39-40.2陳凌.聚合氯化鋁和聚合氯化鐵處

15、理造紙廢水的效果比較J.中國(guó)造紙, 2011(03):34-37.3馬宇峰，顧玲. 幾種無(wú)機(jī)高分子絮凝劑對(duì)造紙綜合廢水的處理J.中國(guó)造紙, 2011(B08):45-47.4李明玉，袁金芳,唐啟紅.聚合硫酸鐵的制備及在造紙廢水處理中的應(yīng)用J.化學(xué)研究, 2000, 11(1):29-32.5苗宗成，王蕾，霍小平,等.高鐵酸鉀和聚合硫酸鐵對(duì)造紙綜合廢水的凈化效果J.紙和造紙, 2012(05):56-58.6姜華，羅罹，呂亮.燒渣制備聚合硫酸鐵及其對(duì)造紙廢水的處理效果J.中國(guó)給水排水, 2008, 24(19):80-84.7張盼月，王繼徽，江鴻.活性硅酸絮凝劑 PFASSC 處理造紙廢水J.污染防治技術(shù), 1997(03).8金春姬，戚秀芝, 佘宗蓮.聚硅酸鋁鐵在草漿造紙廢水深度處理中的應(yīng)用J.工業(yè)