论文部分内容阅读
摘要：有机-无机复合絮凝剂既能发挥其有机组合的优点又同时具备其无机组分的长处，不仅用量少，成本低，而且絮凝效果好，产生污泥量少，同时不易受酸碱度和盐类等影响，能够解决使用单一絮凝剂无法较好的处理复杂污水体系的问题，受到很多研究者的青睐，成为今年来的研究热点。为此，本文综述了有机-无机复合絮凝剂的发展现状、制备方法、絮凝机理以及其在水处理领域的应用方式，并对有机-无机复合絮凝剂的发展前景进行展望。
关键词：有机-无机复合絮凝剂、水处理、制备方法、絮凝
我国的水污染问题极其严重，使用絮凝剂进行水处理是现在应用最广、适用性最强、价格最低廉的方法。而有机-无机复合絮凝剂既能发挥其有机组合的优点又同时具备其无机组分的长处，不仅用量少，成本低，而且絮凝效果好，产生污泥量少，同时不易受酸碱度和盐类等影响，能够解决使用单一絮凝剂无法较好的处理复杂污水体系的问题，成为今年来的研究热点，为此，本文从有机-无机复合絮凝剂的研究现状、制备方法、絮凝机理以及在水处理领域的使用方式等方面，综述其在水处理领域的研究进展，并进行总结展望。
1.有机-无机复合絮凝剂的研究现状
有机-无机复合絮凝剂是由无机化合物和有机化合物复合形成的呈环状、链状等多种结构的絮凝剂。其具有用量少、絮凝效果好、产生污泥量少、不易受酸碱度和盐类等影响的优点，但有机-无机复合絮凝剂的稳定性欠佳，会有残留有毒单体。有机-无机复合絮凝剂与其有机组分和无机组分单独制成的絮凝剂相比，这些有机-无机复合絮凝剂大多具有更好的絮凝效果，例如李青采用PAC-PDMDAAC复合絮凝剂处理生活污水，其絮凝效果明显由于PAC或PDMDAAC[1]。
2.制备方法
2.1物理共混法
物理共混法是指经由物理作用完成聚合物共混的方法[2]。这种方法需要在混合装置中完成共混过程，在这一过程中一般只涉及物理变化。物理共混法是制备絮凝剂的传统方法，但这一方法有时会产生少量接枝或嵌段共聚物，并且通过这一方法制备的絮凝剂稳定性较差，如今已不是研究重点。
2.2反相乳液聚合
反相乳液聚合指的是可溶于水的单体制备的单体水溶液，在油溶性表面活性剂作用下与有机相形成油包水型乳状液，在经由油溶性引发剂引发聚合反应形成油包水型聚合物胶乳的工艺方法。这种方法制备的乳液状絮凝剂使用方便，不同于固体状絮凝剂需要专门的溶解设备，溶解不充分还会影响使用性能。李燕伟[3]等就曾通过该方法制备高固含量P（AM-DMC）反相微乳液，絮凝效果良好而且便于使用。
2.3原位聚合法
原位聚合法是把反应性单体（或其可溶性预聚体）与催化剂全部加入分散相（或连续相）中，芯材物质为分散相，聚合反应在分散相芯材上发生，反应开始，单体预聚，预聚体聚合，当预聚体聚合尺寸逐步增大后，沉积在芯材物质的表面[4]。这种方法制备的有机无机絮凝剂其有机相和无机相间的相互作用强，性质稳定，絮凝效果良好，是当今研究的重点。邹静等就以原位聚合的方法制备了非离子型无机-有机复合高分子絮凝剂SSAD和阳离子型无机-有机复合高分子絮凝剂CSSAD，絮凝效果良好，且稳定性较好[5]。
2.4微量滴碱法
微量滴碱法是把反应单体均匀混后之后，向其中缓慢滴加预定碱化度的碱液，熟化后得到有机-无机复合絮凝剂。姚彬等[6]就曾通过这种方法，以3-氨基丙基三乙氧基硅烷和氯化铝为原料合成出共價键型有机-无机复合高分子絮凝剂。
3.絮凝机理
使用有机-无机复合絮凝剂进行污水处理，首先经由其无机组分发挥吸附作用，使污水中的悬浮小颗粒形成较大颗粒，之后由其有机组分则发挥桥联作用，使较大颗粒下沉，完成絮凝过程。并且由于有机-无机复合絮凝剂的结构大多呈链状、环状，在絮凝过程中污染物进入絮体比较容易。现在已研究的几种絮凝作用机理主要包括：吸附电中和作用、高分子絮凝剂吸附架桥作用和絮体的卷扫网捕作用，在有机-无机复合絮凝剂的絮凝过程中这三种作用同时存在[7]。
4.水处理领域的使用方式
在水处理领域中，有机-无机复合絮凝剂的传统使用方式是根据设定的程序投加定量的有机-无机复合絮凝剂。有机-无机复合絮凝剂应用于水处理领域时也可以采用分布絮凝的方式，分布投加定量的有机-无机复合絮凝剂，这种方法不仅能提高絮凝效率，而且可以有效地解决有机-无机复合絮凝剂残留有毒单体地问题。
5.总结与展望
本文综述了有机-无机复合絮凝剂的研究现状、制备方法、絮凝机理以及其在水处理领域的使用方式，经过研究有以下发现：
1.有机-无机复合絮凝剂不仅能发挥其有机组合的长处而且又同时具备其无机组分的优点，它的结构使污染物容易进入絮体，不仅用量少，成本低，而且絮凝效果好，产生污泥量少，同时不易受酸碱度和盐类等影响，能够解决使用单一絮凝剂无法较好的处理复杂污水体系的问题，但稳定性欠佳，存在残留有毒单体的问题，在以后的研究中应着重解决。
2.有机-无机复合絮凝剂可以通过多种方法制备，如物理共混法、反相乳液聚合、原位聚合法和微量滴碱法。就絮凝剂稳定性欠佳这一问题而言，原位聚合法制备的絮凝剂更加稳定，较为适合作为以后研究的重点。
3.在水处理领域，对比有机-无机复合絮凝剂的传统应用方式，分步絮凝效果更好，同时有效地弥补了有机-无机复合絮凝剂稳定性不佳和残留有毒单体两个不足，实际应用时，可以考虑采用分步絮凝以取得更好的效果。
参考文献：
[1]裴旋.耦合离子交换功能基团的絮凝剂的混凝性能和机理研究[D]. 山东农业大学， 2014.
[2]张福哲.新型固砂胶结剂的合成及应用研究[D]. 2004.
[3]李燕伟，滕厚开，靳晓霞，徐俊英，滕大勇，孙继.高固含量P（AM-DMC）反相微乳液的制备及絮凝性能[J].工业水处理，2019，39（07）：46-49.
[4]魏玉伟.基于分子印迹的喹乙醇痕量残留的提取及检测方法研究[D]. 山东师范大学， 2011.
[5]邹静.新型无机—有机复合高分子絮凝剂的制备及性能研究[D].北京化工大学，2012.
[6]姚彬，张文存，朱瑞龙，张玉荣.3-氨基丙基三乙氧基硅烷制备有机-无机复合絮凝剂[J].石化技术与应用，2019，37（01）：18-21.
关键词：有机-无机复合絮凝剂、水处理、制备方法、絮凝
我国的水污染问题极其严重，使用絮凝剂进行水处理是现在应用最广、适用性最强、价格最低廉的方法。而有机-无机复合絮凝剂既能发挥其有机组合的优点又同时具备其无机组分的长处，不仅用量少，成本低，而且絮凝效果好，产生污泥量少，同时不易受酸碱度和盐类等影响，能够解决使用单一絮凝剂无法较好的处理复杂污水体系的问题，成为今年来的研究热点，为此，本文从有机-无机复合絮凝剂的研究现状、制备方法、絮凝机理以及在水处理领域的使用方式等方面，综述其在水处理领域的研究进展，并进行总结展望。
1.有机-无机复合絮凝剂的研究现状
有机-无机复合絮凝剂是由无机化合物和有机化合物复合形成的呈环状、链状等多种结构的絮凝剂。其具有用量少、絮凝效果好、产生污泥量少、不易受酸碱度和盐类等影响的优点，但有机-无机复合絮凝剂的稳定性欠佳，会有残留有毒单体。有机-无机复合絮凝剂与其有机组分和无机组分单独制成的絮凝剂相比，这些有机-无机复合絮凝剂大多具有更好的絮凝效果，例如李青采用PAC-PDMDAAC复合絮凝剂处理生活污水，其絮凝效果明显由于PAC或PDMDAAC[1]。
2.制备方法
2.1物理共混法
物理共混法是指经由物理作用完成聚合物共混的方法[2]。这种方法需要在混合装置中完成共混过程，在这一过程中一般只涉及物理变化。物理共混法是制备絮凝剂的传统方法，但这一方法有时会产生少量接枝或嵌段共聚物，并且通过这一方法制备的絮凝剂稳定性较差，如今已不是研究重点。
2.2反相乳液聚合
反相乳液聚合指的是可溶于水的单体制备的单体水溶液，在油溶性表面活性剂作用下与有机相形成油包水型乳状液，在经由油溶性引发剂引发聚合反应形成油包水型聚合物胶乳的工艺方法。这种方法制备的乳液状絮凝剂使用方便，不同于固体状絮凝剂需要专门的溶解设备，溶解不充分还会影响使用性能。李燕伟[3]等就曾通过该方法制备高固含量P（AM-DMC）反相微乳液，絮凝效果良好而且便于使用。
2.3原位聚合法
原位聚合法是把反应性单体（或其可溶性预聚体）与催化剂全部加入分散相（或连续相）中，芯材物质为分散相，聚合反应在分散相芯材上发生，反应开始，单体预聚，预聚体聚合，当预聚体聚合尺寸逐步增大后，沉积在芯材物质的表面[4]。这种方法制备的有机无机絮凝剂其有机相和无机相间的相互作用强，性质稳定，絮凝效果良好，是当今研究的重点。邹静等就以原位聚合的方法制备了非离子型无机-有机复合高分子絮凝剂SSAD和阳离子型无机-有机复合高分子絮凝剂CSSAD，絮凝效果良好，且稳定性较好[5]。
2.4微量滴碱法
微量滴碱法是把反应单体均匀混后之后，向其中缓慢滴加预定碱化度的碱液，熟化后得到有机-无机复合絮凝剂。姚彬等[6]就曾通过这种方法，以3-氨基丙基三乙氧基硅烷和氯化铝为原料合成出共價键型有机-无机复合高分子絮凝剂。
3.絮凝机理
使用有机-无机复合絮凝剂进行污水处理，首先经由其无机组分发挥吸附作用，使污水中的悬浮小颗粒形成较大颗粒，之后由其有机组分则发挥桥联作用，使较大颗粒下沉，完成絮凝过程。并且由于有机-无机复合絮凝剂的结构大多呈链状、环状，在絮凝过程中污染物进入絮体比较容易。现在已研究的几种絮凝作用机理主要包括：吸附电中和作用、高分子絮凝剂吸附架桥作用和絮体的卷扫网捕作用，在有机-无机复合絮凝剂的絮凝过程中这三种作用同时存在[7]。
4.水处理领域的使用方式
在水处理领域中，有机-无机复合絮凝剂的传统使用方式是根据设定的程序投加定量的有机-无机复合絮凝剂。有机-无机复合絮凝剂应用于水处理领域时也可以采用分布絮凝的方式，分布投加定量的有机-无机复合絮凝剂，这种方法不仅能提高絮凝效率，而且可以有效地解决有机-无机复合絮凝剂残留有毒单体地问题。
5.总结与展望
本文综述了有机-无机复合絮凝剂的研究现状、制备方法、絮凝机理以及其在水处理领域的使用方式，经过研究有以下发现：
1.有机-无机复合絮凝剂不仅能发挥其有机组合的长处而且又同时具备其无机组分的优点，它的结构使污染物容易进入絮体，不仅用量少，成本低，而且絮凝效果好，产生污泥量少，同时不易受酸碱度和盐类等影响，能够解决使用单一絮凝剂无法较好的处理复杂污水体系的问题，但稳定性欠佳，存在残留有毒单体的问题，在以后的研究中应着重解决。
2.有机-无机复合絮凝剂可以通过多种方法制备，如物理共混法、反相乳液聚合、原位聚合法和微量滴碱法。就絮凝剂稳定性欠佳这一问题而言，原位聚合法制备的絮凝剂更加稳定，较为适合作为以后研究的重点。
3.在水处理领域，对比有机-无机复合絮凝剂的传统应用方式，分步絮凝效果更好，同时有效地弥补了有机-无机复合絮凝剂稳定性不佳和残留有毒单体两个不足，实际应用时，可以考虑采用分步絮凝以取得更好的效果。
参考文献：
[1]裴旋.耦合离子交换功能基团的絮凝剂的混凝性能和机理研究[D]. 山东农业大学， 2014.
[2]张福哲.新型固砂胶结剂的合成及应用研究[D]. 2004.
[3]李燕伟，滕厚开，靳晓霞，徐俊英，滕大勇，孙继.高固含量P（AM-DMC）反相微乳液的制备及絮凝性能[J].工业水处理，2019，39（07）：46-49.
[4]魏玉伟.基于分子印迹的喹乙醇痕量残留的提取及检测方法研究[D]. 山东师范大学， 2011.
[5]邹静.新型无机—有机复合高分子絮凝剂的制备及性能研究[D].北京化工大学，2012.
[6]姚彬，张文存，朱瑞龙，张玉荣.3-氨基丙基三乙氧基硅烷制备有机-无机复合絮凝剂[J].石化技术与应用，2019，37（01）：18-21.