摘要：在分析了普通混凝劑的基礎(chǔ)上，研究了聚合氯化鋁（PAC）對(duì)造紙廢水的處理效果。混凝試驗(yàn)結(jié)果表明，聚合氯化鋁對(duì)造紙廢水的處理達(dá)到較為理想的效果。

據(jù)近年統(tǒng)計(jì)資料，目前我國(guó)造紙業(yè)排放廢水占全國(guó)工業(yè)廢水排放總量的15%左右；COD排放占全國(guó)工業(yè)COD排放總量的1/3以上。造紙工業(yè)廢水的嚴(yán)重污染和危害已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。

隨著水體污染的加深，混凝法在水處理中的作用愈來愈重要，特別是以聚合氯化鋁（PAC）為代表的無機(jī)高分子混凝劑的出現(xiàn)，是混凝理論和實(shí)踐發(fā)展的一個(gè)新階段。

與生物法相比，混凝法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）處理時(shí)間短；

（2）處理構(gòu)筑物面積小；

（3）處理效果幾乎與季節(jié)無關(guān)；

（4）能較完全地除去水中難于氧化的雜質(zhì)；

（5）污水的pH變化小；

（6）沉渣腐化較小；

（7）處理過程中不受毒物影響；

（8）便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理。

由于工業(yè)廢水復(fù)雜多變，而各種混凝劑亦品種繁多，這樣就給處理提供了很大的選擇余地。目前，限制混凝劑廣泛使用的原因主要是藥劑費(fèi)用和沉渣處理。而對(duì)于造紙廢水來說，選用聚合氯化鋁作為混凝劑來處理，不但費(fèi)用低，而且沉渣可返回作為造紙?jiān)隙哂休^高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1、混凝的基本原理

混凝過程可分為兩個(gè)階段，一是原有的離散懸浮物顆粒粘附在較大顆粒上，這在膠體化學(xué)中稱為脫穩(wěn)作用；二是這些小顆粒吸附在一起形成大的礬花，這個(gè)階段稱為絮凝過程。

水中的膠體可分為親水膠體和憎水膠體，親水膠體是指能與水分子結(jié)合形成水化膜的膠體，憎水膠體則是指與水分子間缺乏親合力的膠體。親水膠體因膠體顆粒表面形成一層水化膜可穩(wěn)定存在。憎水膠體則是靠膠粒的雙電層結(jié)構(gòu)而穩(wěn)定存在。

混凝就是通過投加混凝劑來使膠體脫穩(wěn)，從而去除膠體顆粒，其機(jī)理主要有：

（1）壓縮雙電層作用。水中的懸浮物一般都具有雙電層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使粒子間存在著相互的靜電斥力，使各種膠體不能相互接近，不能形成更大的顆粒，從而能長(zhǎng)時(shí)間處于穩(wěn)定狀態(tài)。而投加帶有相反電荷的藥劑，增加水中的反離子濃度，使膠體的擴(kuò)散層壓縮，降低膠體間的排斥勢(shì)能，使膠體粒子能夠碰撞凝聚。這種壓縮雙電層作用與金屬離子的價(jià)數(shù)有關(guān)，離子價(jià)數(shù)越高，所需混凝劑的量越少。

（2）吸附電中和原理。天然或合成的高分子混凝劑，在水中水解縮聚而形成的高分子化合物具有很強(qiáng)的吸附能力。當(dāng)這些帶有電荷的高分子物質(zhì)吸附了帶異種電荷的顆粒以后，產(chǎn)生了電性中和作用，從而使膠體的ξ電位降低。這種吸附力可由靜電力引起，也可由氫鍵或范德華力等引起。所以，膠體粒子可能吸附過多的聚合反離子而改變其電性，帶上異種電荷后重新穩(wěn)定存在。

（3）吸附-架橋作用。吸附架橋作用主要指高分子物質(zhì)與膠粒的吸附與橋連作用。高分子物質(zhì)溶于水后，經(jīng)水解反應(yīng)生成線性結(jié)構(gòu)的高聚物，這些高分子物質(zhì)的活性基因?qū)δz粒有強(qiáng)烈的吸附作用，并且這些卷曲的團(tuán)狀分子展開后，可引起膠粒間的架橋連接作用。

（4）沉淀網(wǎng)捕作用。當(dāng)金屬鹽或金屬氯化物和氫氧化物作混凝劑時(shí)，當(dāng)投藥量大得足以迅速沉淀成金屬氫氧化物（如Al(OH)₃）或金屬碳酸鹽時(shí)，水中的膠粒可被這些沉淀物所網(wǎng)捕而一同下沉。這種作用基本上是一種機(jī)械作用。當(dāng)水中的膠體少時(shí)，所需的混凝劑的量很大，反之則所需的混凝劑相應(yīng)較少。

2、混凝劑及其分類

混凝劑可分為無機(jī)混凝劑和有機(jī)高分子混凝劑兩大類。其中無機(jī)混凝劑又分為無機(jī)低分子混凝劑和無機(jī)高分子混凝劑。有機(jī)高分子混凝劑又分為人工合成有機(jī)高分子混凝劑和天然有機(jī)高分子混凝劑。

無機(jī)低分子混凝劑是被廣泛使用的混凝劑，主要是鋁鹽（硫酸鋁、氯化鋁）和鐵鹽（硫酸鐵、氯化鐵），無機(jī)低分子混凝劑對(duì)于高濁度原水的處理有著較好的凈化效果。

3、混凝劑的制備及混凝實(shí)驗(yàn)

在混凝過程中，影響水混凝的因素很復(fù)雜，這些因素包括水溫、pH值、水力條件及投藥量等。

其中對(duì)于不同的pH值，由于混凝劑的水解產(chǎn)物不同，因而效果也各異。同時(shí)，由于混凝劑在水解過程中不斷產(chǎn)生H⁺，要保證水解的充分進(jìn)行，需要保證水中有足夠的堿去中和H⁺，因此，pH值是影響混凝的一個(gè)重要因素。

另外，對(duì)于投藥量來說，當(dāng)混凝劑的投加量不足時(shí)，由于懸浮物未充分脫穩(wěn)，故效果不佳。而當(dāng)混凝劑過量時(shí)，顆粒因超荷現(xiàn)象而導(dǎo)致再穩(wěn)定，因此效果同樣不佳，而混凝劑的投加量a與水質(zhì)間有如下關(guān)系：

α=KC^m

式中：

α-較佳投藥量（mg/L）；

C-懸浮物濃度（mg/L）；

K、m-均為常數(shù)，當(dāng)C＞100-200mg/L時(shí)，K=1.0-10.0，m=0.28-0.65

上式表明了對(duì)于同一污染物，在達(dá)到相同的處理效果時(shí)，混凝劑的用量與污染物的濃度存在著特定的關(guān)系。

3.1聚合氯化鋁（PAC）的制備

稱取13.2g結(jié)晶氯化鋁，溶于適量水中，然后再稱取3.2gNaOH，溶于適量水中后，在攪拌器的攪拌下滴加到氯化鋁溶液中，繼續(xù)攪拌2-3h，然后轉(zhuǎn)移到250mL的容量瓶中定容，并在室溫下熟化1d，即得到B（OH/AL³⁺）=1.8，濃度為5%的聚合氯化鋁。

3.2混凝實(shí)驗(yàn)

取上述方法制備的聚合氯化鋁，以不同的混凝劑投加量和不同的pH值做混凝實(shí)驗(yàn)，SS和CODcr的處理結(jié)果如圖1和圖2所示。

由圖1和圖2可見，聚合氯化鋁的適宜pH值范圍約為7-9，當(dāng)混凝劑投加量大于750mg/L時(shí)，懸浮物去除率可達(dá)到95%以上，并可除去20-50%的CODcr。

4、結(jié)論

（1）聚合氯化鋁在造紙廢水處理中，由于價(jià)格低，并且沉渣可返回造紙工藝作原料，不存在二次污染問題，并可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，因此具有實(shí)際意義；

（2）聚合氯化鋁在堿性（pH值7-9）條件下，才能達(dá)到較好的處理效果；

（3）混凝處理只能除去廢水中的懸浮態(tài)和膠態(tài)物質(zhì)，而對(duì)于溶解狀態(tài)的物質(zhì)處理效果較差。