一般說來,分子量大對(duì)架橋有利,絮凝效率高。但并不是越大越好,因?yàn)榧軜蜻^程中也發(fā)生鏈段間的重疊,從而產(chǎn)生一定的排斥作用。分子量過高時(shí),這種排斥作用可能會(huì)削弱架橋作用,使絮凝效果變差。另一個(gè)是高分子的帶電狀態(tài)。高分子電解質(zhì)的離解程度越大,電荷密度越高,分子就越擴(kuò)展,這有利于架橋,但另一方面,倘若高分子電解質(zhì)的帶電符號(hào)與微粒相同,則高分子帶電越多,越不利于它在微粒上的吸附,就越不利于架橋,因此往往存在一個(gè)最佳離解度。

    2制漿造紙廢水的特點(diǎn)

    就制漿造紙廢水而言,其中備料工段廢水中微細(xì)的原料粉末及泥土微粒,漿料的洗選工段廢水中的高分子有機(jī)物及細(xì)小纖維,漂白工段廢水中大分子有色物質(zhì)及細(xì)小懸浮顆粒,抄紙工段廢水中的細(xì)小漿料,一般都是以膠體形式存在于廢水中。而這些膠體離子大部分都帶負(fù)電荷,形成雙電層。

    3無機(jī)高分子聚合物復(fù)配應(yīng)用處理造紙廢水

    聚合氯化鋁(PAC,簡(jiǎn)稱聚鋁)、聚合硫酸鐵(PFS,簡(jiǎn)稱聚鐵)為新一代無機(jī)高聚物混凝劑,處理廢水具有用量少、雜質(zhì)(CODcr、色度、濁度等)去除率高、腐蝕性小、沉淀速度快、適用pH值范圍廣,其絮凝產(chǎn)物壓縮性和脫水性優(yōu)良等特點(diǎn)。目前,聚鋁和聚鐵絮凝劑已經(jīng)在水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,有關(guān)聚鋁和聚鐵在水處理中的報(bào)導(dǎo)很多,但將二者聯(lián)用的報(bào)導(dǎo)還比較少。研究中發(fā)現(xiàn)聯(lián)合投加對(duì)混凝有明顯的交互作用,采用聚鋁與聚鐵聯(lián)合投加的凈水效果比單一采用聚鋁或聚鐵好。聚鋁和聚鐵均為優(yōu)良的絮凝劑,各有特點(diǎn)。聚鐵水解快,生成礬花速度快,易沉降,強(qiáng)度好,但礬花小,出水不清、殘余色度高;而聚鋁生成礬花大,出水殘余色度低,但生成絮團(tuán)較慢,礬花輕、疏松,沉降慢。聯(lián)合投加聚鋁和聚鐵,一定程度上可互相取長(zhǎng)補(bǔ)短增效,使初凝時(shí)間、沉降速度優(yōu)于聚鋁,而礬花大小、出水色度優(yōu)于聚鐵,因此,使藥效更好地發(fā)揮。黃勝,劉根凡[3]通過實(shí)驗(yàn)得出如下結(jié)論:聚鋁和聚鐵聯(lián)合投加得到最佳效果的比例為0.6∶1(體積比);廢水pH值為6時(shí),絮凝效果最好;在10~35℃,絮凝效果較好,但COD去除率隨溫度變化不大;凈化效果也受到聚鋁與聚鐵投加順序的影響,先加聚鐵,后加聚鋁的絮凝效果更好。

    4無機(jī)高分子聚合物與有機(jī)高分子聚合物復(fù)配應(yīng)用

    有機(jī)高分子絮凝劑一般絮凝效果比較好,但是由于其價(jià)格較昂貴(對(duì)無機(jī)絮凝劑而言),所以一般與無機(jī)絮凝劑復(fù)配使用。聚合氯化鋁(PAC),價(jià)格較便宜,效果尚可,為了提高混凝、沉淀的效果還常添加助凝劑。較常用的助凝劑為聚丙烯酰胺(PAM)。

    因?yàn)樵旒垙U水膠粒帶負(fù)電荷,一般用陽離子型聚丙烯酰胺和兩性型聚丙烯酰胺,但是,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),將pH值調(diào)到7左右,先加入PAC,之后再加入陰離子PAM,對(duì)濁度及COD有一定的去除率。通過對(duì)脫墨廢水的處理發(fā)現(xiàn),當(dāng)PAC用量為100mg/L,陽離子聚丙烯酰胺(CPAM分子量為456萬,陽離子化度為35%)用量為0.75mg/L時(shí),CODcr的去除率可達(dá)到87%。

    由于PAM價(jià)格昂貴,而且其單體有毒,選用PAM作助凝劑可能會(huì)在排水或排泥中帶入二次污染因子,所以近年來有人提出用超細(xì)滑石粉(SFT)替代PAM助凝[4]。研究發(fā)現(xiàn)把SFT作為常規(guī)PAC混凝處理工藝的助凝劑,也可以較好地處理再生造紙廢水,當(dāng)SFT助凝劑投加量3mg/L時(shí),濁度去除率達(dá)98.8%;色度去除率達(dá)92.3%;沉速達(dá)1.1倍;COD去除率達(dá)81.1%。用SFT作再生造紙廢水混凝處理的助凝劑,比用PAM作助凝劑,處理成本可降低0.1046元/m3。而且SFT是環(huán)境無害材料,用作助凝劑所產(chǎn)生的污泥渣不會(huì)引起二次污染。希望在這方面會(huì)有更深的研究。

    5用天然高分子絮凝劑處理造紙廢水

    在眾多天然改性高分子絮凝劑中,淀粉改性絮凝劑的研究開發(fā)尤為引人注目。淀粉來源廣,價(jià)格低廉,產(chǎn)物可完全生物降解,在自然界中可形成良性循環(huán)。淀粉分子帶有很多羥基,通過這些羥基的酯化、醚化、氧化、交聯(lián)等反應(yīng),可改變淀粉的性質(zhì),工業(yè)上便是利用這些化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)改性淀粉。淀粉還能與丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等人工合成高分子單體起接枝共聚反應(yīng),淀粉分子鏈上接有人工合成高分子鏈,使共聚物具有天然高分子和人工合成高分子兩者的性質(zhì),為制備新型化工材料開辟了途徑。改性淀粉絮凝劑具有天然改性有機(jī)高分子絮凝劑的特點(diǎn),其中包括選擇性大、無毒、可以完全被生物分解、在自然界形成良性循環(huán)等顯著特點(diǎn)。

    近年來許多研究者開始使用接枝共聚的方法對(duì)聚丙烯酰胺進(jìn)行改性研究,如使用微晶纖維或淀粉接枝丙烯酰胺,接枝物對(duì)廢水有良好的絮凝效果。目前,已采用的接枝方法有化學(xué)接枝和輻射接枝,如使用氧化還原體系引發(fā)接枝共聚,共輻照法制備淀粉丙烯酰胺接枝物,均取得了成功。采用60Coγ射線預(yù)輻照法制備淀粉-丙烯酰胺接枝物,有些人[5]將其用于造紙廢水的處理中,結(jié)果表明其具有良好的去濁及去除COD的性能,處理過的水濁度及COD值都達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn),避免了環(huán)境污染。

    研究還發(fā)現(xiàn):用淀粉接枝共聚丙烯酰胺(FSM)處理廢水的透光率比PAM高,這主要是因?yàn)镕SM是通過接枝共聚反應(yīng),在天然高分子化合物骨架上接上了柔性的聚丙烯酰胺,進(jìn)一步增加了高分子的分子量;同時(shí),由于淀粉的分子鏈?zhǔn)前雱傂缘?它具有強(qiáng)烈的親水性,在水中溶脹撐開,有很大的空間體積。這樣的大分子對(duì)捕集懸浮微粒特別是細(xì)小微粒效果更顯著。

    2制漿造紙廢水的特點(diǎn)

    就制漿造紙廢水而言,其中備料工段廢水中微細(xì)的原料粉末及泥土微粒,漿料的洗選工段廢水中的高分子有機(jī)物及細(xì)小纖維,漂白工段廢水中大分子有色物質(zhì)及細(xì)小懸浮顆粒,抄紙工段廢水中的細(xì)小漿料,一般都是以膠體形式存在于廢水中。而這些膠體離子大部分都帶負(fù)電荷,形成雙電層。

    3無機(jī)高分子聚合物復(fù)配應(yīng)用處理造紙廢水

    聚合氯化鋁(PAC,簡(jiǎn)稱聚鋁)、聚合硫酸鐵(PFS,簡(jiǎn)稱聚鐵)為新一代無機(jī)高聚物混凝劑,處理廢水具有用量少、雜質(zhì)(CODcr、色度、濁度等)去除率高、腐蝕性小、沉淀速度快、適用pH值范圍廣,其絮凝產(chǎn)物壓縮性和脫水性優(yōu)良等特點(diǎn)。目前,聚鋁和聚鐵絮凝劑已經(jīng)在水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,有關(guān)聚鋁和聚鐵在水處理中的報(bào)導(dǎo)很多,但將二者聯(lián)用的報(bào)導(dǎo)還比較少。研究中發(fā)現(xiàn)聯(lián)合投加對(duì)混凝有明顯的交互作用,采用聚鋁與聚鐵聯(lián)合投加的凈水效果比單一采用聚鋁或聚鐵好。聚鋁和聚鐵均為優(yōu)良的絮凝劑,各有特點(diǎn)。聚鐵水解快,生成礬花速度快,易沉降,強(qiáng)度好,但礬花小,出水不清、殘余色度高;而聚鋁生成礬花大,出水殘余色度低,但生成絮團(tuán)較慢,礬花輕、疏松,沉降慢。聯(lián)合投加聚鋁和聚鐵,一定程度上可互相取長(zhǎng)補(bǔ)短增效,使初凝時(shí)間、沉降速度優(yōu)于聚鋁,而礬花大小、出水色度優(yōu)于聚鐵,因此,使藥效更好地發(fā)揮。黃勝,劉根凡[3]通過實(shí)驗(yàn)得出如下結(jié)論:聚鋁和聚鐵聯(lián)合投加得到最佳效果的比例為0.6∶1(體積比);廢水pH值為6時(shí),絮凝效果最好;在10~35℃,絮凝效果較好,但COD去除率隨溫度變化不大;凈化效果也受到聚鋁與聚鐵投加順序的影響,先加聚鐵,后加聚鋁的絮凝效果更好。

    4無機(jī)高分子聚合物與有機(jī)高分子聚合物復(fù)配應(yīng)用

    有機(jī)高分子絮凝劑一般絮凝效果比較好,但是由于其價(jià)格較昂貴(對(duì)無機(jī)絮凝劑而言),所以一般與無機(jī)絮凝劑復(fù)配使用。聚合氯化鋁(PAC),價(jià)格較便宜,效果尚可,為了提高混凝、沉淀的效果還常添加助凝劑。較常用的助凝劑為聚丙烯酰胺(PAM)。

    因?yàn)樵旒垙U水膠粒帶負(fù)電荷,一般用陽離子型聚丙烯酰胺和兩性型聚丙烯酰胺,但是,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),將pH值調(diào)到7左右,先加入PAC,之后再加入陰離子PAM,對(duì)濁度及COD有一定的去除率。通過對(duì)脫墨廢水的處理發(fā)現(xiàn),當(dāng)PAC用量為100mg/L,陽離子聚丙烯酰胺(CPAM分子量為456萬,陽離子化度為35%)用量為0.75mg/L時(shí),CODcr的去除率可達(dá)到87%。

    由于PAM價(jià)格昂貴,而且其單體有毒,選用PAM作助凝劑可能會(huì)在排水或排泥中帶入二次污染因子,所以近年來有人提出用超細(xì)滑石粉(SFT)替代PAM助凝[4]。研究發(fā)現(xiàn)把SFT作為常規(guī)PAC混凝處理工藝的助凝劑,也可以較好地處理再生造紙廢水,當(dāng)SFT助凝劑投加量3mg/L時(shí),濁度去除率達(dá)98.8%;色度去除率達(dá)92.3%;沉速達(dá)1.1倍;COD去除率達(dá)81.1%。用SFT作再生造紙廢水混凝處理的助凝劑,比用PAM作助凝劑,處理成本可降低0.1046元/m3。而且SFT是環(huán)境無害材料,用作助凝劑所產(chǎn)生的污泥渣不會(huì)引起二次污染。希望在這方面會(huì)有更深的研究。

    5用天然高分子絮凝劑處理造紙廢水

    在眾多天然改性高分子絮凝劑中,淀粉改性絮凝劑的研究開發(fā)尤為引人注目。淀粉來源廣,價(jià)格低廉,產(chǎn)物可完全生物降解,在自然界中可形成良性循環(huán)。淀粉分子帶有很多羥基,通過這些羥基的酯化、醚化、氧化、交聯(lián)等反應(yīng),可改變淀粉的性質(zhì),工業(yè)上便是利用這些化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)改性淀粉。淀粉還能與丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等人工合成高分子單體起接枝共聚反應(yīng),淀粉分子鏈上接有人工合成高分子鏈,使共聚物具有天然高分子和人工合成高分子兩者的性質(zhì),為制備新型化工材料開辟了途徑。改性淀粉絮凝劑具有天然改性有機(jī)高分子絮凝劑的特點(diǎn),其中包括選擇性大、無毒、可以完全被生物分解、在自然界形成良性循環(huán)等顯著特點(diǎn)。

    近年來許多研究者開始使用接枝共聚的方法對(duì)聚丙烯酰胺進(jìn)行改性研究,如使用微晶纖維或淀粉接枝丙烯酰胺,接枝物對(duì)廢水有良好的絮凝效果。目前,已采用的接枝方法有化學(xué)接枝和輻射接枝,如使用氧化還原體系引發(fā)接枝共聚,共輻照法制備淀粉丙烯酰胺接枝物,均取得了成功。采用60Coγ射線預(yù)輻照法制備淀粉-丙烯酰胺接枝物,有些人[5]將其用于造紙廢水的處理中,結(jié)果表明其具有良好的去濁及去除COD的性能,處理過的水濁度及COD值都達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn),避免了環(huán)境污染。

    研究還發(fā)現(xiàn):用淀粉接枝共聚丙烯酰胺(FSM)處理廢水的透光率比PAM高,這主要是因?yàn)镕SM是通過接枝共聚反應(yīng),在天然高分子化合物骨架上接上了柔性的聚丙烯酰胺,進(jìn)一步增加了高分子的分子量;同時(shí),由于淀粉的分子鏈?zhǔn)前雱傂缘?它具有強(qiáng)烈的親水性,在水中溶脹撐開,有很大的空間體積。這樣的大分子對(duì)捕集懸浮微粒特別是細(xì)小微粒效果更顯著。