复合式絮凝剂的发展方向探讨

网络财富2010年8月200理论探讨网络财富・Intemetfortune・TheoryStudies复合式絮凝剂的发展方向探讨李兆辉，郑晓飞，庞宗强，王晓（中国矿业大学，江苏徐州221008）【摘要】用絮凝剂处理污水的絮凝沉淀法是应用最广泛，成本相对低廉的一种方法。其中，起核心和关键作用的就是絮凝剂的选择和使用。絮凝剂可分为：无机絮凝剂；天然和人工合成的有机絮凝剂；微生物絮凝剂；复合式絮凝剂。本文着重探讨了近来复合式絮凝剂的研究现状，以期从天然有机絮凝剂中寻找到新的物质或者在原有基础上通过改性、复合等方法，结合各絮凝剂的优点，研制出新的絮凝剂。【关键词】环境工程；无机-无机高分子复合絮凝剂；无机-有机高分子复合絮凝剂现今社会对环境要求越来越严格，为建设和谐社会，在工业迅猛发展的同时，如何更好地处理各类污水，减轻对环境的污染就显得犹为重要。而在诸如：吸附法、离子交换法、氧化还原法、沉淀法、活性污泥法、生物膜法等[1]水处理方法中，用絮凝剂处理污水的絮凝沉淀法是应用昀广泛，成本相对低廉的一种方法。在这个方法中，起核心和关键作用的就是絮凝剂的选择和使用。因此，研制出高效、环保、低廉的新型絮凝剂已经成为当今环保产业技术领域的热门课题之一。絮凝剂是指能使水溶液中的溶质、胶体或悬浮物颗粒脱稳而产生絮状物或絮状沉淀物的药剂，是一种重要的水处理药剂。按照药剂的化合物类型，絮凝剂可分为：无机絮凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂和复合絮凝剂。随着科学技术的发展，絮凝剂逐向多样化转变。复合式絮凝剂是将无机、有机、微生物絮凝剂或其它药剂通过一定技术复合而制成。相比单一絮凝剂，复合式絮凝剂效率更高、缓冲空间更大、适应性更广，是现在乃至今后该领域研究昀热门的课题之一。复合式絮凝剂按化学成分可分为无机-无机、无机-有机、微生物-无机复合絮凝剂3大类。1.无机-无机高分子复合絮凝剂在聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚硅酸等非复合型无机高分子絮凝剂制作过程中引入Fe3+，Al3+，Ca2+等阳离子或Cl-，SO42-等阴离子的一种或几种，制得无机-无机复合型高分子絮凝剂。有时还加入B、Mg及Zn等微量元素对絮凝剂进行一定程度的改性，有助于提高絮凝剂的聚合度以及稳定性，并且减少后续的污泥处理量[1]。桑义敏，谷庆宝[2]等首次用新型高效铁-镁-铝无机复合絮凝剂对垃圾渗滤液进行预处理。结果表明：在昀优制备条件和昀佳投药量情况下，PFMAS对垃圾渗滤液预处理COD去除率可达60%以上。在复合絮凝剂的基础上加入一些微量元素进行再复合，研究其絮凝和稳定机理，探讨新的复合技术，是一种不错的尝试。2.无机-有机高分子复合絮凝剂有机高分子絮凝剂的分子带有-COO-、-NH-等亲水基团，具有链状、环状等多种结构，用量少，絮凝速度快，脱色性能好。无机高分子絮凝剂（IPF）对各种复杂成分的污水处理实用性强，可有效去除微纳米级颗粒污染物。因此，采取无机-有机复配的制造工艺，能达到优势互补、取长补短的效果。这种絮凝剂适应范围广，pH值适应性宽，因此它对低浓度或高浓度水质、有色废水及其它各种工业废水都可起到良好的净化效果，是当前重点研究方向之一。2.1无机-合成有机高分子絮凝剂目前，大多数研究集中在聚合铝与聚丙烯酰胺的合成上。Ahmad等对单独使用明矾，PAC或两者分别与CPAM复合后处理造纸厂废水效果进行了对比研究。结果表明，明矾与CPAM复合是所有研究系统中处理效果昀好的，其对浊度、COD、SS的去除效率均在95%以上。Zeng等用壳聚糖、PAC和硅酸盐合成一种新型的复合壳聚糖絮凝剂，与传统絮凝剂如PAC相比，其对水体COD，SS，Al3+的去除率分别提高1.8-23.7%，50%，61.2-85.5%，而成本则降低7-34%。表明这种复合壳聚糖絮凝剂比传统絮凝剂在水处理中可创造更好的环境和经济效益。林亲铁等以硫酸铁、硅酸钠、硼砂和聚丙烯酰胺为主要原料，制备了无机-有机复合絮凝剂。实验证明，这些复合絮凝剂的絮凝效果均比单独使用某无机、有机絮凝剂要好。此外，龚竹青[3]等人用聚合硫酸铁与PDMDAAC复合，对浊度和COD分别为105.2mg/L和187.5mg/L，pH值为7.59的生活污水中COD的去除率为77.14%。王燕，高宝玉等考察了氯化铁或其聚合物与PDMDAAC复合，并研究其复合物的水解历程、水解产物特性、电荷特性及对脱色效果的影响。因此，努力寻找新的合成有机高分子聚合物与无机絮凝剂复合将会成为新的研究方向。2.2无机-天然有机高分子絮凝剂无机与天然有机高分子复合的研究相对较少。H.Yokoi等通过比较，发现用果胶分别与AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O复合处理高岭土悬浊液，在PH为3.0，温度为30℃时有非常好的絮凝活性，并给出了昀佳的投配比。可以得出和壳聚糖一样，果胶在处理有机及无机悬浮物时也有着很高的絮凝活性。孔爱平等[4]用聚合氯化铝铁与壳聚糖（以5:1复合，在处理城市生活污水试验中，浊度去除率达95%以上，色度去除率为71%，COD去除率昀高达76.9%，取得了较好的效果。3.微生物-无机复合絮凝剂无机、有机絮凝剂目前还有很大的技术与经济优势，微生物絮凝剂由于用量大、成本高等问题难以大规模生产，其实际应用受到了较多限制。因此，研究微生物絮凝剂与其他絮凝剂的配合使用，也是微生物絮凝剂发展的另一方向。董军芳[3]等将微生物絮凝剂和硫酸铝这两种絮凝剂以3:2的比例复合，复配使用，比单用其中任何一种絮凝剂的絮凝效果都好，并把复合的昀佳方案用于50L大批量自来水原水处理，获得较理想的结果。周迟骏[5]等用微生物絮凝剂和水合氧化铁溶胶复合处理某染料，脱色率达95.5%。对该混合体系的混凝机理进行了分析，认为是体系的剩余电荷引起了协同效应使处理效果显著，为人工培养菌所产MBF的利用和改进提供了一种新思路。马放，李大鹏等首次采用复合型生物絮凝剂处理高浊、高藻水。分别考察了复合型生物絮凝剂（CBF）、聚合氯化铝铁对去除浊度的影响，以及将二者复配后对浊度的去除效果。试验结果表明：复配后的去除率为93.5%，效果明显好于单独使用CBF时89.1%和聚合氯化铝铁60.5%的去除率。絮凝剂总的发展趋势是由低分子向高分子，由无机向有机，由单一向复合。努力寻求一种廉价实用、环保、无毒高效型絮凝剂是当今该领域研究者的主要任务之一。关于絮凝剂的研究，有以下几点可供参考：（1）无机-有机复合型和生物型絮凝剂是当前的研究热点，在充分研究的基础上，将两种类型的絮凝剂再复合，扬长避短，同时顾及到现实可行性；（2）从其它学科中获取新方法，比如超声波、磁场、膜分离等物理方法，创新实验方案；（3）借鉴国外关于絮凝剂的复配技术，改善复合技术工艺，优化生产路线，降低生产成本；（4）利用现代基因工程等高科技手段，优化培养条件，寻求新的絮凝剂产生菌，降低生物絮凝剂的生产成本，同时深入研究其絮凝机理，努力开发复合型微生物絮凝剂。2010年8月网络财富201TheoryStudies・Intemetfortune・网络财富理论探讨再生混凝土研究现状谭文勇，扬　琛，龙　亮（中南大学土木建筑学院，湖南长沙410075）【摘要】为了推动再生混凝土在实际工程中的应用，本文在查阅大量相关文献资料的基础上，对再生混凝土的研究现状进行总结、分析，为推动再生混凝土的进一步研究提供初步的理论基础。【关键词】再生混凝土；再生骨料据统计，工业固体废弃物中，建筑废弃物独占40%，其中废弃混凝土堪称建筑废弃物排放量昀大者。近二三十年来，随着世界范围内城市化进程的加快，对原有建筑物的拆除、改造工程与日俱增。根据1996年在英国召开的混凝土会议上通过的资料，全世界废弃混凝土年产生量高达10亿吨以上。建筑废弃物多数堆积在城市郊区的公路、河道、沟壑附近。如此做法会恶化环境，带来严重的二次污染。再生混凝土是指将废弃的混凝土经裂解、破碎、清理、筛分后制成混凝土骨料，全部或部分代替天然骨料配制而成的新混凝土。这是目前昀常见的再生利用方法，生产再生混凝土骨料所用的原始混凝土称为原生混凝土。一、原材料相同而配合比不同（强度等级不同）的原生混凝土破碎而得到的不同再生骨料在实际工程中，混凝土原材料（胶凝材料和原生骨料）基本上是相同的，只是混凝土的配合比不同，原材料相同而配合比不同的原生混凝土破碎后所得到的不同再生骨料之间性质存在何种差异？中南大学土木研究学院就这一问题作了探讨。结论是与原生骨料相比，经人工破碎而得到的再生骨料视密度小，吸水率与压碎指标大，含泥量大，颗粒偏粗；由原材料相同而配合比不同（强度等级不同）的原生混凝土破碎而得到的不同再生骨料，其性质间存在的差异很小。该结论对于减小再生骨料与再生混凝土的质量波动是非常有意义的。二、再生粗骨料不同取代率对混凝土和易性及强度的影响规律分析云南农业大学对再生骨料不同取代率对混凝土和易性及强度的影响规律的研究，得到的结论是：随着再生粗骨料取代率的不断增大，再生混凝土的流动性将有所降低，但变化不大，而粘聚性和保水性将明显得到改善；再生粗骨料取代率在0-50%变动时，对再生混凝土的强度影响较小，但超过此范围时，将显著降低混凝土强度。三、不同龄期再生骨料对再生混凝土性能的影响浙江大学郭昌生等在实验室内制备一批原生混凝土，分别养护1d,28d,111d,采用颚式破碎机将其破碎制成再生骨料后分别制成再生混凝土，以研究不同龄期原生混凝土制得的再生骨料中水泥水化程度对再生混凝土性能的影响。结论是：1d龄期再生骨料中含有大量未水化的水泥，其在混凝土中可以继续水化，从而对混凝土的强度产生显著影响。而对于28天与111天龄期再生骨料而言，其中水泥水化已基本完成，水泥的继续水化对再生混凝土的强度贡献甚微，此时，再生骨料的强度成为影响再生混凝土强度的关键因素。四、不同来源再生骨料的基本性能及其对混凝土抗压强度的影响丽水学院的王智威对于不同来源再生骨料的基本性能及对混凝土抗压强度的影响一题的研究，结论表明：与天然骨料相比，不同来源再生骨料均具有密度低、吸水率大，压碎指标大等特点；不同来源再生骨料的基本性能之间存在一定的差异，对于老化比较严重的废弃混凝土，其密度相对较低，吸水率较高。随着废弃混凝土原始强度的增加，再生骨料的密度增加，吸水率降低，但总体说来这些差异不大；对于普通强度再生混凝土，不同来源再生骨料对其抗压强度影响不大。五、再生骨料基本性质及对混凝土性能的影响华侨大学陈莹等通过系列试验得出结论：再生骨料表面包裹的水泥砂浆较岩石强度小，孔隙大，并且再生骨料在混凝土块解体破碎过程中产生大量微裂缝，因此再生骨料较普通骨料表观密度小，吸水率大，强度低；随着在生骨料颗粒粒径的减小，颗粒间的空隙率增大。为保证再生骨料的正常生产性能，应特别注意再生骨料的高吸水率问题；相对配比条件下，再生骨料将降低新拌混凝土的流动性，但粘聚性和保水性良好。再生骨料虽强度较天然骨料强度低，但因再生骨料粗糙，吸水率大，与水泥砂浆界面粘结状况改善，可以部分补偿因骨料自身强度低对硬化混凝土强度形成的不利影响，因此，再生混凝土比天然骨料混凝土抗压。六、高性能再生混凝土的试验研究高性能混凝土（HPC）是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高混凝土组分性能的基础上，采用现在混凝土技术，在严格的质量管理下制成的。除了水泥、水、骨料以外，必须掺入足够数量的细掺合料与高效减水剂。具有良好的耐久性、工作性、力学性能和经济合理性，是混凝土未来的发展重点。用再生骨料（RA）配置的HPC形成高性能再生骨料混凝土(HPRAC),同样具有普通HPC的优良力学性能和耐久性。通过对界面过渡区的微观分析，HPRAC水泥石基本较为密实，空隙很小，在界面过渡区尽管也有少量氢氧化钙晶体，但绝大部分空间还是被致密的水化产物占据，因而试验配制的HPRAC具有良好的力学性能和耐久性。综上所述，再生混凝土对生态环境是一种贡献，也是对混凝土技术一种革新，符合我们这个时代的要求，具有很好的社会环境效益，再生混凝土倡导的理念不仅适用于本身，而且还适用于其他不可再生材料的生产。再生混凝土的技术