【混凝剂】
拼译：coagulants and flocculants
是凝聚剂和絮凝剂的总称。混凝是从水中脱除胶体物质和细分散颗粒的普遍方法，如果组织恰当，也能脱除水中某些真溶性杂质。在废水处理中混凝剂被广泛用来降低浊度和COD值。而污泥脱水前，使用阳离子型絮凝剂来改善污泥脱水性能，在发达国家是废水处理的重要课题。
古埃及时代已有用植物汁液净水的应用。因人们一直没有掌握混凝的基本原理，混凝净水的应用也就极为有限。1879年Helmholtz通过试验发现胶体颗粒带电荷而相互排斥的现象，揭开胶体颗粒稳定之谜。1884年美国开发了硫酸铝，随后Schulze等指出，当添加电解质到某些憎液溶胶后，会使胶体变得不稳定而凝聚。从此硫酸铝作为重要的无机混凝剂被用于水处理。1941年Jerjagium和Landau以及稍后的Vervey和Overbeek，分别研究了水中胶体稳定性和脱稳的机理，并提出著名的D．L．V．O理论，成为混凝法脱除胶体和细分散颗粒的依据。此后，除硫酸铝作混凝剂外，三氯化铝、硫酸高铁、三氯化铁等高价无机电解质、也被不断开发应用。40年代水溶性天然高分子如瓜尔胶、动物胶等也被不断用于水法冶金和水处理等部门，用以强化固液分离。这不能简单用无机电解质中和胶体电荷、压缩双电层来解释胶体脱稳现象。1952年Ruehrwein等提出了高分子絮凝剂的吸附架桥理论，从此利用聚电解质分子链上的活性基团对胶体和细分散颗粒的吸附交联作用形成粗絮体而沉淀分离的方法被广泛采用。同年，美国合成了高分子聚丙烯酰胺(PAM)，并用于废水处理等部门，是现代混凝法处理废水的重要突破。60年代，各类高分子絮凝剂的研究与应用都急速发展，PAM的分子量已由早期的300万级提高到800万级，比无机盐混凝剂具有更好的技术经济效益。聚丙烯酰胺的阳离子衍生物用作污泥脱水助剂，大大改善了污泥的脱水性能。改性阳离子淀粉和多聚糖衍生物的研究与应用，也取得了良好的进展。60年代中期起，无机混凝剂也朝着高分子量、高性能方向发展。1967年日本开发出实用的聚氯化铝(PAC)。PAC在世界范围内的推广应用，对用水、废水处理事业起了促进作用。1976年，日本又开发出聚合硫酸铁(PFS)，这种无机高分子絮凝剂在水中所形成的多核络离子，对中和胶体表面电荷和吸附交联细分散颗粒，促进凝聚等方面都有较好效果，80年代起也不断得到推广应用。步入80年代，发达国家和中国水污染控制取得进展，混凝剂的开发应用也继续有些新的突破。在无机混凝剂方面，1988年汉迪化学品公司研制出碱式硅酸硫酸铝(PASS)，其药剂分子量超过20万，用来处理用水和废水，投药量比PAC少，应用效果比PAC好，已在加拿大、日本等国生产应用。聚磷氯化铝(PACP)由于引入负三价的磷酸根(
)，使得产物分子量增大，多核络合物的电荷量也增多，从而比PAC、PACS有更高的混凝净化效果。虽未有商品问世，但应用前景是好的。有机高分子絮凝剂在废水处理中仍占主导地位。聚电解质向超高分子量发展，已生产出分子量大于1500万的水溶性聚丙烯酰胺和聚丙烯酸(PAA)，细分散颗粒的吸附架桥能力进一步提高，用药量一般在2mg／L之内即能达到良好的絮凝净化效果。阳离子型絮凝剂向高取代度、高分子量发展，已有分子量大于800万的聚丙烯酰胺的阳离子衍生物。在污泥脱水前作为增稠剂改善污泥脱水性能方面，起到越来越重要的作用。天然高分子改性絮凝剂方面，美国为主开发的淀粉阳离子衍生物。在废水处理中也有新的进展，中国开发的含胶植物改性絮凝剂，分子量分布范围广，在吸附超微颗粒，提高处理水澄清度方面比合成高分子好。一种新型的生物絮凝剂，80年代在美、日、等许多国家展开继续研究，这种利用某些微生物把淀粉类物质转化为粘多糖——微生物胶用作絮凝剂的研究，表明已走向应用生物工程技术来研制絮凝剂。美国等已有商品用于水冶矿浆澄清，印染废水处理等方面，但未有大的推广应用。随着工业的发展和水污染控制的需要，混凝剂的应用日益重要。但是废水处理面广量大，缺少经济效益，故高效、价廉成为新型混凝剂研究的重要目标。当前混凝剂的发展趋势是由低分子到高分子，由单一型到复合型。混凝剂研究的热点有：(1)复合混凝剂研究，如含镁的铝系混凝剂，添加高分子活性硅酸而制得的复合高分子絮凝剂，含铝、镁、硅等组分的高分子絮凝剂，在中国、日本等国受到重视；(2)以含铁、铝、硅等组分的矿渣、矿物为原料，制取聚合多组分无机高分子絮凝剂，从而降低药剂成本并探索各组分间的协同效应；(3)有机高聚物与无机电解质复合，制取新型絮凝剂，既提高药剂中阳离子电荷比例，又增强药剂吸附架桥性能，这需要突破二种反应物的活性基团、H+浓度等的相容性问题；(4)高分子量、高取代度的阳离子高分子絮凝剂的进一步开发，强化污泥脱水性能；(5)无毒高效改性阳离子絮凝剂研究，其成果将导致自来水工业等水处理部门用有机高分子取代传统铝盐类混凝剂。到2010年混凝剂研究可能取得的新突破有：(1)生物絮凝剂研究，在新的微生物菌种培育筛选、酶制剂稳定性研究等方面取得成果后，将获得工业应用；(2)研究混凝剂的分子结构及其对废水胶体、微细颗粒混凝澄清关系的机理，研究絮凝剂与某些添加物之间的反应与协同效应，提高絮凝剂的混凝效果，进而探索按使用要求设计新型高分子絮凝剂的可能性；(3)多功能水处理剂研究，把絮凝净化和缓蚀、阻垢或杀菌等功能结合，达到一种药剂几种功能、一次投药实现几种功效，其成果有可能导致水处理药剂的革新和药剂作用机理的新突破。【参考文献】：1 Vervey E J W，Overbeek J Th G．Theory of thd stabieity of Lyophobic Colloids，eESEVIER，1948，1～152 Ruehrwein R A．Soil Sci．，1952，73：485～4953 Richard Akers，I chem．E，1976，1～94 Josef Vostrcil，U．S．A．Noyes Data Cosporation，1976，1～145 Hasegawa T，et al．Wat Sci Tech．，1991，23～27(华南理工大学肖锦教授撰)