众所周知，工业生产过程中会产生大量的污水，这些污水如果不经过处理直接排放到环境中将会给人类带来较大的危害。污水处理过程涉及物理、化学和生物处理方法，以上三种方法都需要借助化学或者生物试剂。絮凝剂是由具有沉降功能的化学或者生物试剂组成，在污水处理过程中发挥着关键作用。近年来，随着工业化进程的加快，企业越来越重视污水处理，因此絮凝剂也迎来了较快发展。一般来说，絮凝剂种类越丰富、性能越稳定，越能够在污水处理过程中发挥重要作用。以下主要介绍当前污水处理过程中应用的几种絮凝剂，并分析其应用特点和未来发展潜能。
絮凝剂的基本类型
污水处理是企业实现可持续发展必不可少的过程。工业污水处理常用的方法主要包括离子交换法、生化法、电渗析法、沉降法，向污水中投加絮凝剂是应用较为广泛的沉降方法，该方法具有操作简便、成本较低的优点。絮凝剂的种类相对比较丰富，不同絮凝剂沉降原理不同，单一絮凝剂和复合絮凝剂性能也有一定的差异。絮凝剂的性能高低直接影响污水处理效果，在工业应用过程中，研究人员大多通过控制絮凝剂的剂量和混合比例提升其性能，保证污水处理结果较为理想。当前，开发性能优异、污水处理效果突出的絮凝剂已经成为很多企事业单位的目标。
工业生产过程中会产生大量的污水，这些污水必须经过处理达标后才能排放。絮凝剂在工业污水处理中发挥重要的作用，主要通过与污水中的有机物等杂质结合体现功效。有的絮凝剂是人工合成和改性的，有的絮凝剂是天然的，不同絮凝剂应用的原理不同。要想更好地发挥絮凝剂的作用，必须要理解絮凝剂的基本类型及其应用原理。
絮凝剂是一种具有凝聚作用的试剂，通过凝聚沉降过程达到净化污水的目的，按照其组成成分不同可以分为无机和有机絮凝剂。微生物絮凝剂属于有机絮凝剂范畴，主要依靠微生物或分泌物作为絮凝剂发挥作用，与其他有机絮凝剂具有明显的不同，因此可以作为单独一类。当然，在工业应用过程中，单一絮凝剂有时候不能起到较好的效果，需要多种絮凝剂混合应用，因此产生了复合絮凝剂。
1.污水处理过程中絮凝剂的应用过程
絮凝剂在污水处理过程中的应用主要包括如下几个步骤：首先，根据废水中有机和无机污染物的类别选择合适的絮凝剂；其次，将絮凝剂投加到污水中，主要目的是破坏污水中污染物胶体结构；第三，污水中的污染物与絮凝剂充分结合，最终形成能够分离的絮体。总体来说，絮凝剂在污水处理中也是凝聚和絮凝的过程。
2.无机絮凝剂
无机絮凝剂最初主要是一些低分子的盐类物质，包括铁盐和铝盐。但是这些低分子盐类物质存在明显缺点，进入污水中后会腐蚀设备，从而导致二次污染。为了解决这个问题，从20世纪60年代开始，无机聚合絮凝剂即无机高分子絮凝剂开始走入我们的视野。与低分子无机絮凝剂相比，无机高分子絮凝剂不仅絮凝效果好，而且在污水中的残留较少，能够在一定程度上减轻对设备的腐蚀。无机高分子絮凝剂可以分为阳离子型絮凝剂和阴离子型絮凝剂，阳离子型无机高分子絮凝剂在工业污水处理中的应用较为广泛。
（1）阳离子型无机高分子絮凝剂
阳离子型无机高分子絮凝剂主要包括两种类别，即铝系和铁系絮凝剂。前者开发相对较早，主要包括硫酸铝和氯化铝两种类别。硫酸铝被投加到污水中能够水解生成氢氧化铝和碱性盐类物质，这两类物质可以溶解和聚合胶体，从而达到净化污水的目的。氯化铝通常应用在石化污水处理过程中，主要因为这些污水中含有油、氟等物质，它们可以被氯化铝清除。铁系高分子絮凝剂主要包括硫酸铁、氯化铁，硫酸铁在污水处理过程应用效果易受到盐碱度的影响。与铝系絮凝剂相比，铁系絮凝剂凝聚沉淀的速度较快，但是稳定性较差。
（2）阴离子型无机高分子絮凝剂
阴离子型絮凝剂在污水处理中的应用始于20世纪初，该絮凝剂在污水中比重较大，因此与污染物结合后形成絮凝体沉降的速度较快。聚合硅酸是一种典型的阴离子型高分子絮凝剂，其优势是能够在低温条件下或者低浊水中表现出较好的处理效果，其缺点是化学性质不稳定、电中和性能差，因此不易长期存放和储存，在污水处理中常被用作助凝剂。
（3）新型复合无机高分子絮凝剂
随着工业化进程的不断加快，提升污水处理能力已经成为很多企业必须解决的难题，因此合成无机高分子絮凝剂逐渐走入市场。聚合硅酸铝铁是一种人工合成的新型复合高分子材料，在污水处理过程中具有良好的絮凝和净化能力。聚合硅酸铝铁制备方法包括直接合成和间接合成，直接合成法是向硅酸盐溶液中加入铝或者铁盐，经过搅拌均匀、陈化、干燥后获得。间接合成法是硅酸盐溶液与铝盐、铁盐混合后，经过加热、蒸发获得。直接合成法与间接合成法相比成本较低，因此应用更为广泛。
聚合硅酸铝铁与传统的阳离子、阴离子絮凝剂相比具有明显的优点，具体表现在如下几个方面：首先，絮凝和净化性能优异，不仅能够去除污水中的悬浮物，而且能够去除有机物和重金属离子；其次，耐酸碱性能优异，可以在不同ph值污水中使用；第三，热稳定性较好，可以在高温下使用；最后，属于环境友好型产品，毒性较低，易被微生物降解。
3.有机絮凝剂
有机絮凝剂本质上是一种具有絮凝作用的有机物，主要包括天然高分子絮凝剂和合成高分子絮凝剂。天然高分子絮凝剂主要为蛋白质或者多糖类线型有机物，水溶性较好，可分为阳离子型、阴离子型、两性型，其中阳离子型天然高分子絮凝剂应用最为广泛。合成高分子絮凝剂主要以聚丙烯酰胺及其衍生物为主，主要分为阳离子型、阴离子型、两性、非离子型四大类。
（1）天然有机高分子絮凝剂
天然有机高分子絮凝剂是自然界中存在的，多数无毒，容易被微生物降解。在污水处理过程中，天然有机高分子絮凝剂具有很多优点，如价格低廉、选择性大、产泥量少等。天然有机高分子絮凝剂主要为糖类、蛋白质类化合物，其中糖类絮凝剂包括淀粉、甲壳素、壳聚糖、羧甲基纤维素钠等，蛋白质类絮凝剂包括动物胶等。相关研究表明，甲壳素、壳聚糖可以作为絮凝剂用于饮用水净化。
（2）合成有机高分子絮凝剂
合成有机高分子絮凝剂多为线型高分子物质，具有良好的水溶性，同时可以被电离。与天然有机高分子絮凝剂相比，合成高分子絮凝剂在污水处理过程中应用更为广泛，投加量相对较少，一般低于2%。在实际工业应用过程中，合成高分子絮凝剂并不是投入越多越好，工程人员往往针对污水中污染物的类别及含量进行投加。适量投加具有明显的优点，不仅与污染物结合形成的絮体较大，不容易破碎，而且产生较少的泥量，腐蚀性较少。
聚丙烯酰胺及其衍生物是应用最为广泛的有机高分子絮凝剂，主要包括阳离子型和阴离子型。阳离子型聚丙酰胺对污水中悬浮颗粒、带负电胶体絮凝沉降作用更明显。阳离子型聚丙酰胺能够中和带负电的污染物，使污染物失去稳定性，最终形成不溶物沉淀。阴离子型聚丙酰胺通过粒子间的架桥作用或者中和作用形成絮凝物。无论是阳离子型还是阴离子型聚丙酰胺，在应用过程中都存在一定的问题，即投加到污水中容易产生一些残余的丙烯酰胺单体，存在一定的毒性。随着有机合成高分子絮凝剂的不断发展，高分子聚丙烯酰胺逐渐被投入使用，其具有较强的絮凝作用，并且无毒。
4.微生物絮凝剂
微生物絮凝剂顾名思义是由微生物或者其代谢产物组成的一类具有絮凝功能的混合物。微生物种类比较丰富，包括真菌、细菌等。与其他絮凝剂相比，微生物絮凝剂具有无毒、安全、高效等特点，克服了无机和有机高分子絮凝剂的缺点。部分微生物可以分泌谷氨酸聚合物，对有机和无机悬浊液均有较好的絮凝效果。微生物絮凝剂与悬浮颗粒的结合大多通过离子键或者氢键，因为絮凝剂分子量较大，所以能够结合多个悬浮颗粒。在适宜的环境条件下，微生物絮凝剂和悬浮物有可能形成网状结构，继而自然沉降。一般来说，微生物絮凝剂分子量越大，絮凝效果越好。在工业应用过程中，污水的温度、污水中离子成分、污水ph都可能会影响絮凝剂的活性。尽管与其他有机和无机絮凝剂相比，微生物絮凝剂具有较明显的优势，但是目前依然处于实验室研究阶段，主要是因为工艺条件尚未成熟，使用成本相对较高。
5.复合絮凝剂
复合絮凝剂主要是由两种及以上絮凝剂通过化学作用形成的复合物。与单一絮凝剂相比，复合絮凝剂集中了多种絮凝剂的优势，实现了互补增效。按照化学组成的不同，复合絮凝剂又分为有机-有机复合絮凝剂、有机-无机复合絮凝剂、无机-无机复合絮凝剂。常见的无机-无机复合絮凝剂主要由铝、铁、硅酸盐组成，比如聚合硅酸铁、聚合硫酸铝铁等。有机-有机复合絮凝剂典型代表为淀粉-聚丙烯酰胺，与单纯的聚丙烯酰胺相比，淀粉-聚丙烯酰胺絮凝性能优异、分子稳定性强、应用范围广。聚硫酸铁锌-聚二甲基二烯丙基氯化铵是有机-无机复合絮凝剂的典型代表，能够发挥有机和无机絮凝剂的优势，通过优势互补提高污水净化效果。
影响絮凝剂性能的因素
在工业生产过程中，经常会遇到絮凝效果不理想的状况，如果不及时处理会导致水质净化不符合要求，达不到排放的标准。
1.污水水质的影响
在污水处理过程中，污水水质本身也会影响絮凝剂的性能。若污水中悬浮物的浓度较高，絮凝剂偏少，很难将悬浮物完全沉降下来。此时可通过两种方法解决：延长絮凝剂与悬浮物混合反应时间，使两者能够充分接触、聚合；其次，适当增加絮凝剂的投加量，减少悬浮物浓度过高对絮凝剂性能的影响。污水中有机物浓度过高也会影响絮凝剂的性能，主要因为过多的有机物会与絮凝剂产生竞争性吸附，导致部分絮凝剂难以与污染物结合。可通过改变絮凝剂的类型、增加絮凝剂的使用量来解决这个问题。污水中微生物也会影响絮凝剂的性能，很多微生物能够利用污水中的有机和无机成分生长繁殖，微生物生长过程产生的代谢物使得水体变得粘稠，这在一定程度上影响了絮凝体的产生和沉降。此时可通过添加杀菌剂或者调整污水酸碱度的方法来降低污水黏性。
2.絮凝剂选择的影响
在污水处理过程中，不同絮凝剂具有不同的反应原理和效果。一般来说，无机絮凝剂适合处理浑浊度较高的水质，有机絮凝剂适合处理有机物含量较多的水质。除此之外，絮凝剂存储不当也会影响絮凝效果，部分絮凝剂随着存储时间变长稳定性变差，这在一定程度上影响了絮凝效果。
3.操作不当和设备的影响
在污水处理过程中，工作人员需要将絮凝剂加入到污水中，絮凝剂与污水充分混合后才能发挥作用。如果混合不均匀，那么絮凝剂与污水中杂质的反应不充分，最终影响絮凝效果。此时，可以通过延长反应时间、增加曝气强度、提高搅拌速率等方法来解决问题。另外，沉降和絮凝体过滤设备的定期维护和检修也是必不可少的，如果设备出现堵塞等问题，将会影响絮凝剂的性能。
4.条件控制不当的影响
在污水处理过程中，工程人员需要控制好各种操作条件，如污水ph、温度等。污水ph直接影响絮凝剂的絮凝效果，ph过高过低都会破坏絮凝剂的结构，使得絮凝剂难以发挥作用。污水温度也会影响絮凝剂絮凝效果，极少部分絮凝剂能够在低温下保持良好的效果。一般来说，在一定范围内，温度越高，絮凝效果越好。对于企业来说，在冬季低温的情况下，可以适当提高水温来保证絮凝效果。
结语
综上所述，絮凝剂在污水处理过程中具有重要的作用，开发无毒、低成本、高效的絮凝剂成为当前很多企业追求的目标。以上主要围绕污水处理过程中使用的絮凝剂展开讨论，介绍几种不同絮凝剂及其反应原理，分析影响其性能的关键因素。希望能够为絮凝剂的开发和应用提供借鉴，加快高分子、复合型絮凝剂的开发，减少对环境的二次污染。