羅黎玲　吳洪特

【摘 要】水是生命之源，但社會(huì)的進(jìn)步，使人們對(duì)水資源的需求更大，水體污染也隨之加劇。為了能夠?qū)崿F(xiàn)高效環(huán)保的污水處理目標(biāo)，本文對(duì)新型、環(huán)保、高效、且成本低廉的高分子水處理劑進(jìn)行簡(jiǎn)要概述。

【關(guān)鍵詞】水體污染；高分子；水處理劑

一、高分子水處理絮凝劑

（一）絮凝劑的發(fā)展

絮凝劑發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了較為漫長(zhǎng)的過(guò)程。最早研究和制備的都是傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)絮凝劑，主要是一些低價(jià)金屬鹽類(lèi)，接著又陸續(xù)發(fā)展研究出了：無(wú)機(jī)高分子、有機(jī)高分子以及微生物絮凝劑。

1.無(wú)機(jī)絮凝劑

傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)絮凝劑主要是鋁、鐵鹽類(lèi)，如氯化鋁、氯化鐵、明礬等。主要機(jī)理基本都是無(wú)機(jī)鹽或其水解過(guò)程的中間產(chǎn)物，在水中產(chǎn)生的陽(yáng)離子與膠體粒子或者懸浮顆粒表面帶有的負(fù)電荷，在靜電吸附作用力下相結(jié)合，使這些帶負(fù)電荷的懸浮物沉淀而從水中分離。但其分子量較低，用量大，絮凝效果較差。

無(wú)機(jī)高分子絮凝劑多為鐵、鋁類(lèi)的聚合物，如聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵、聚合氯化硫酸鐵等。但pH值及共存鹽類(lèi)對(duì)其絮凝效果影響較大，絮凝劑性能不穩(wěn)定，儲(chǔ)存時(shí)間短，還有可能造成二次污染問(wèn)題。

2.有機(jī)高分子絮凝劑

有機(jī)高分子絮凝劑與無(wú)機(jī)絮凝劑相比，其用量少、沉降快、受溫度、值和鹽類(lèi)的影響小，發(fā)展前景廣闊。

合成有機(jī)高分子絮凝劑的原料主要為石化產(chǎn)品，最為廣泛的是聚丙稀酰胺及其衍生物、同系物的應(yīng)用。聚丙稀酰胺類(lèi)絮凝劑分子量高，在水中可通過(guò)架橋作用、電子吸附中和作用使懸浮粒子、有機(jī)物沉降出來(lái)。但隨著資源危機(jī)的加劇，導(dǎo)致石油產(chǎn)品價(jià)格上漲，使人們難以接受丙稀酰胺絮凝劑的價(jià)格。

天然高分子絮凝劑主要有淀粉、木質(zhì)素及甲殼素及其衍生物等類(lèi)絮凝劑等。這類(lèi)絮凝劑的成本低廉，產(chǎn)品可完全生物降解，環(huán)保無(wú)污染問(wèn)題。但其絮凝效果較差。

3.微生物絮凝劑

微生物絮凝劑，是生物技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，它從微生物體內(nèi)或其分泌物中提取、純化得到的高分子聚合物，有較高的熱穩(wěn)定性且安全高效，并能自然降解。但因其受易水質(zhì)的影響、產(chǎn)量小、成本高，目前還處于研究中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

從上述絮凝劑的發(fā)展歷史來(lái)看，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的過(guò)程，無(wú)機(jī)絮凝劑慢慢由有機(jī)和微生物絮凝劑代替。

二、淀粉改性絮凝劑的研究

天然淀粉具有親水性，但是低溫時(shí)與水不溶，且加熱還會(huì)產(chǎn)生糊化、變稠及流動(dòng)性差等缺陷，因此使用時(shí)有很大的局限性。而聚丙稀酰胺在高分子絮凝劑中最具代表性，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，但其價(jià)格高，受溫度、酸堿度等條件的影響大。因此研究以天然高分子經(jīng)化學(xué)改性而形成的天然改性高分子絮凝劑勢(shì)在必行。

淀粉接枝丙稀酰胺類(lèi)絮凝劑彌補(bǔ)了性能上的不足，這種新型絮凝劑兼具天然、合成高分子的雙重性能，把淀粉親水的剛性鏈作為骨架，接枝柔性的聚丙煉酰胺支鏈，而形成剛?cè)岵?jì)的網(wǎng)狀大分子，具有比更強(qiáng)的捕獲能力。其用量少、價(jià)格低、分子鏈寬、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、效果好，備受人們關(guān)注。

近年來(lái)，淀粉接枝聚丙稀酰胺絮凝劑的報(bào)道有很多，郭玲等人利用60Coγ射線(xiàn)預(yù)輻照法制備出了淀粉接枝共聚物，絮凝效果比國(guó)產(chǎn)聚丙稀酰胺要好，處理過(guò)的廢水達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)；史俊杰將玉米淀粉與丙煉酰胺接枝，并用于生活污水和含油廢水的處理；李淑紅等將淀粉接枝丙稀酰胺絮凝劑處理高礦化度的油田廢水，且性能優(yōu)良，處理后水的獨(dú)度及都到達(dá)了排放標(biāo)準(zhǔn)；黃公洛將淀粉接枝丙烯酰胺聚合物應(yīng)用于長(zhǎng)江水的處理，與無(wú)機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁對(duì)比，可以明顯看出淀粉接枝丙稀酰胺絮凝劑的效果更優(yōu)。

三、超分子水處理吸附劑

（一）超分子化學(xué)的研究進(jìn)展

超分子作用是具有分子識(shí)別能力的主客體分子間的相互作用，其分子間作用力包括：氫鍵、范德華力、靜電作用力、疏水親脂作用力、芳香堆積力、配位鍵作用力等。所謂分子識(shí)別是指主體對(duì)客體選擇性地結(jié)合并產(chǎn)生特殊功能的過(guò)程，它是構(gòu)成超分子結(jié)構(gòu)、體系的基礎(chǔ)，是超分子化學(xué)研究的一個(gè)核心內(nèi)容。但并不是任意兩個(gè)分子之間都能形成超分子體系，首要前提是需要一個(gè)特定空間環(huán)境，并能通過(guò)一定的形式進(jìn)行相互匹配。其中的匹配包括主客體的結(jié)合、尺寸與形態(tài)的兼容、分子與電子的互補(bǔ)、剛?cè)嵝缘恼{(diào)節(jié)、主客體之間相互作用點(diǎn)和接觸面積的多少等等。這些匹配使得超分子具有的高度的選擇識(shí)別能力，而自發(fā)形成有序結(jié)構(gòu)的這種過(guò)程就稱(chēng)作超分子自組裝。

（二）靜電紡絲技術(shù)

靜電紡絲是現(xiàn)有的唯一可以連續(xù)制備納米纖維的技術(shù)，該技術(shù)在1934年間由Formhals提出，其原理是：在外加電場(chǎng)的作用下，在注射器內(nèi)的聚合物溶液或溶體克服自身的表面張力而形成噴射細(xì)流，最終溶劑蒸發(fā)或溶體冷卻得到纖維。各種研究結(jié)果表明，靜電紡絲得到的纖維具有各項(xiàng)優(yōu)異性能，如比表面積大、硬度和強(qiáng)度都較高等，并且通過(guò)改變靜電紡絲的參數(shù)，我們可以得到不同特殊結(jié)構(gòu)的纖維，如多孔、中空、有序排列和三維結(jié)構(gòu)的纖維等。

（三）納米纖維在水處理中的應(yīng)用

納米纖維膜技術(shù)具有低操作成本、高效等特性。廣泛地應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。靜電紡絲制備的納米纖維具有直徑小、多孔、比表面積大等性能，是一種優(yōu)良的膜材料，在水處理中可用作檢測(cè)和過(guò)濾、吸附分離。Haider Sajjad等人用靜電紡絲法制備了殼聚糖膜并測(cè)定了其在水溶液中對(duì)金屬的吸附性能，結(jié)果表明，殼聚糖膜在水中沒(méi)有喪失生物適應(yīng)性、活性和無(wú)毒性，并表現(xiàn)出了良好的抗腐燭及金屬吸附性能。Kris J Senecel等人將帶有羧基的PVC，帶有氨基的聚胺和聚亞安酯混紡得到纖維膜，該膜因帶有特定的功能型官能團(tuán)，所以對(duì)特定的抗體或污染物有很高的靈敏度，在污染物檢測(cè)中很有應(yīng)用前景。

四、小結(jié)

水資源短缺是我國(guó)面臨的關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的重大問(wèn)題，對(duì)水體污染的治理顯得極為重要。目前，污水處理主要有吸附法、化學(xué)中和沉淀法、電解法、離子交換法、電滲析等，但這些方法或者所需費(fèi)用昂貴，或者不能有效處理。所以，尋找新型、環(huán)保、高效、且成本低廉的水處理材料將是以后的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

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