王 茜，赵 磊

（六盘水师范学院，贵州 六盘水 553004）

絮凝剂是矿业、化工、石油、环保等领域常用的水处理药剂[1-5]，它能够将液相中悬浮的微粒聚集联结形成粗大的絮团，从而加速沉降分离，改善水处理效果。絮凝剂主要分为有机高分子絮凝、无机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。由于大多数合成的有机高分子絮凝剂本身或其水解产物有较大毒性，且价格较高，应用受到一定限制。微生物絮凝剂在寻找和培养等方面都较困难。而无机高分子絮凝剂具有低毒或无毒、价格低廉、原料来源广泛以及水处理效果好等特点，现已成为絮凝剂应用和研究开发的热点。近年来，水污染情况不容乐观，对于工业水处理的要求也越来越高，面对目前的形势亟待开发出环保高效的絮凝剂。研究人员在传统铝盐絮凝剂和铁盐絮凝剂的基础上，开发出多种新型无机高分子絮凝剂。

1 聚合铝铁絮凝剂

聚合铝铁絮凝剂是一种新型的无机高分子絮凝剂，主要有聚合氯化铝铁和聚合硫酸铝铁。将铝盐絮凝剂和铁盐絮凝剂进行复合，发挥两种絮凝剂的优势，并克服不利的因素。铝铁复合絮凝剂具有电中和能力强，絮体形成速度快，沉降迅速，出水中铝残留量低等优势[6]。制备聚合铝铁絮凝剂的原料来源广泛，可以是市售的化学药品，也可以是高岭土、粉煤灰、煤矸石、矿渣等矿物原料[7-10]。制备方法通常是在一定条件下将铁盐和铝盐共聚，得到的复合絮凝剂具有更高的分子量，高分子絮凝剂对水中污染物有更强的捕集作用[11]。利用矿物原料要先用酸浸的方法将铝铁提取出来再进行聚合反应。聚合铝铁絮凝剂中铝铁的配比、碱化度、反应温度等因素对铝铁的相互作用有影响，并直接影响絮凝的效果。

孔爱平等[12]以AlCl3和FeCl3溶液为主要原料制备了聚合氯化铝铁（PAFC），并通过傅里叶红外光谱表征得出PAFC中Al3+和Fe3+通过羟基桥联形成多核多羟基聚合物，与单一铝盐或铁盐絮凝剂相比，具有更强的电中和能力以及架桥吸附能力。当Al3+/Fe3+摩尔比为9∶2，碱化度为2.0，投加量为6 mg/L，500 mL黄河水pH值为6时，浊度去除率可达99%以上。于行周等[13]以高岭土为原料，经高温焙烧、酸溶、水解、聚合等步骤制备了复合絮凝剂聚合氯化铝铁。去浊率、COD去除率和色度去除率分别可达 93.32%、82.10%和 71%，在实验过程中絮体体积大且密实、沉降速度快，水样pH适应范围为5.0～9.0，聚合铝铁絮凝剂对水体适应性强。然而传统无机盐会使水体pH降低，使水处理效果降低[14]。朱秀珍等[15]制备无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁，是以工业固体废弃物赤泥和粉煤灰为原料，研究结果表明聚合氯化铝铁对废水的净化效果较好，浊度和 COD去除率分别达到96.53%和 85.20%，为赤泥、粉煤灰等废弃物提供了一条资源化再利用的途径。

石晓明等[16]采用正交试验方法，以硫酸铁、硫酸铝制备了聚合硫酸铝铁（PAFS），对实际生产中含油废水进行处理，并与硫酸铁、硫酸铝和聚合氯化铝的处理效果做了比较。结果表明，PAFS的絮凝效果明显优于其他3种药剂，去浊率达到95%以上，色度去除率为96%。孔德顺等[17]以高铁型煤矸石酸浸液为原料制备了聚合硫酸铝铁絮凝剂，实验结果得出，当铝铁离子总浓度为0.5 mol/L，聚合反应8 h，室温熟化24 h的产品去浊率可达98%，并通过X射线衍射和红外光谱表征发现铝部分聚合，而铁聚合较完全。所以利用矿物原料制备絮凝剂在产品纯度上仍需继续开展研究。

2 聚硅酸类絮凝剂

聚硅酸（即活化硅酸）是阴离子型絮凝剂，网捕和聚集吸附能力强，但对pH敏感而稳定性差。将铁盐、铝盐等金属盐与聚硅酸相结合得到了聚硅酸铝、聚硅酸铁、聚硅酸铝铁等无机高分子絮凝剂，提高了聚硅酸的稳定性，合理的制备工艺能使提高聚硅酸金属盐类絮凝剂的絮凝效果。

俞小勇等[18]用硅酸钠和硫酸镁等制备聚硅酸镁盐絮凝剂，对碱性印染废水的处理中发现当Mg/Al/Si摩尔比为 0.5∶0.5∶1时，在 pH 为 6～14聚硅酸镁盐絮凝剂都具有良好的脱色效果。肖曾利等[19]以煤矸石为主要原料，利用酸溶过滤得到铝铁滤液，滤渣用盐酸酸化后聚合得到聚硅酸，制备的聚合硅酸铝铁(PFASS)絮凝剂对油田采油污水的絮凝效果较好，COD、固体悬浮物含量和色度去除率分别达到 79.36%、84.2%和 88.6%。唐银等[20]通过实验得出粉煤灰制备的聚硅酸氯化铝铁絮凝剂的最佳制备方案，并给出了硅酸的适宜浓度为0.4 mol/L以及时间对硅酸活化的影响，硅酸氯化铝铁产品对高岭土悬浊水样的絮凝效果优于聚合氯化铝，聚硅酸氯化铝铁絮凝剂的矾花大、沉降快。

近年来有文章报道将锌盐、镁盐等参与聚硅酸类絮凝剂合成，该絮凝剂也取得良好的絮凝效果。孙烨等[21]将锌盐和硼离子引入制备了含硼聚硅酸铝锌和含硼聚硅酸铝铁新型无机高分子絮凝剂，扫描电镜表征结果表明含硼聚硅酸铝锌的网状结构紧密均匀，含硼聚硅酸铝铁具有紧密的层状结构，有利于絮凝过程中吸附、卷扫作用。

3 结束语

无机高分子絮凝剂在水处理方面效果优异，具有广阔的应用前景。在目前研究的基础上，应深入研究无机高分子絮凝剂的合成和絮凝机理。与化学药品合成的絮凝剂相比，矿物原料制备的絮凝剂在净水效果上还有待进一步提高。利用高岭土、煤矸石、粉煤灰等矿物原料时，通常要用大量的酸进行矿物的预处理，再用碱调节 pH，应发展更加高效低耗的制备工艺，减少酸碱用量，从而进一步降低生产成本。

[1]闵凡飞,张明旭,朱金波.高泥化煤泥水沉降特性及凝聚剂作用机理研究[J].矿冶工程,2011,31(4):55-58+62.

[2]刘德汞,缑星,赵慧茹,等. 聚硅酸铝铁絮凝剂的制备及对含 Cd2+废水处理研究[J].非金属矿,2012,35(5):72-75.

[3]施国飞,徐晓军,贾佳,等. 微波-Fenton氧化-PAFSi絮凝法处理含油废水[J].环境工程学报,2014,8(1):190-197.

[4]刘艳静,徐慧,焦茹媛,等. 不同混凝剂处理松花江低温水[J].环境工程学报,2015,9(4):1527-1533.

[6]Fu Y, Zhang J C, Wang Y Z， et al. Resource preparation of poly-Al-Zn-Fe (PAZF) coagulant from galvanized aluminum slag: characteristics，simultaneous removal efficiency and mechanism of nitrogen and organic matters[J]. Chemical Engineering Journal, 2012, 203: 301-308.

[7]任鑫,董淑玲,王秀玲.苏州高岭土尾矿制备聚合氯化铝铁工艺条件的探索[J].安全与环境学报,2013,13(5):52-55.

[8]李柏林,梁亚楠,张程琛,等.粉煤灰-铝土矿改性制备铝铁复合混凝剂的除磷性能及混凝机理研究[J].环境科学学报, 2016, 36 (7): 2503-2511.

[9]王茜,孔德顺.煤矸石酸浸液制备聚硫酸铝铁的试验研究[J].湿法冶金，2014, 33（4）：297-300.

[10]刘晓红,荀开 昺,杨方麒,等.含铝废渣制备聚硅酸铝铁絮凝剂处理造纸废水[J].无机盐工业,2016,48(3):63-65.

[11]高宝玉.水和废水处理用复合高分子絮凝剂的研究进展[J].环境化学,2011,30(1):337-345.

[12]孔爱平,王九思,刘剑,等.复合絮凝剂聚合氯化铝铁的制备及其对黄河水的絮凝作用[J].石化技术与应用,2008,26(6):574-576.

[13]于行周,张雄飞,乐新波,等.高岭土制备复合絮凝剂聚合氯化铝铁的研究[J].广东化工,2015,42(3):9-10.

[14]Canizares P, Jimenez C, Martinez F. The pH as a key parameter in the choice between coagulation and electrocoagulation for the treatment of waste waters[J]. Journal of Hazardous Materials, 2009, 163(1): 158-164.

[15]朱秀珍,孙建之.用赤泥和粉煤灰制备聚合氯化铝铁絮凝剂和 SiO2[J].化工环保, 2012, 32(5): 444-447.

[16]石晓明,杨勇,杨汉新,等.聚合硫酸铝铁的制备与应用研究[J].安徽农业科学,2011,39(8):4632-4633,4832.

[17]孔德顺,王茜,宋说讲.高铁型煤矸石酸浸液制备聚合硫酸铝铁实验研究[J]. 无机盐工业, 2015, 47(6): 57-59.

[18]俞小勇,戎爱芸.聚硅酸镁盐絮凝剂对印染废水的脱色研究[J]. 广东化工, 2011, 38(1): 125-126.

[19]肖曾利,秦文龙. 煤矸石制备聚合硅酸铝铁(PFASS)絮凝剂处理石油污水的试验研究[J].石油天然气学报（江汉石油学院学报）, 2009, 31(5):158-160.

[20]唐银, 陈琳, 郑永杰. 用粉煤灰制备聚硅酸氯化铝铁絮凝剂的研究[J].化学工程师, 2011 (11): 17-19+27.

[21]孙烨, 赵彬侠, 孙圆媛, 等. 含硼聚硅酸铝锌的制备及其絮凝性能[J].环境化学, 2014, 33(7): 1214-1221.