近年來，水源水質(zhì)不斷惡化但城市供水水質(zhì)標準日趨嚴格，這就對水廠出水水質(zhì)提出了更高要求。由于傳統(tǒng)絮凝劑受到諸多因素的限制，絮凝(漆霧凝聚劑)效果已很難滿足目前的處理要求，高分子絮凝劑(漆霧凝聚劑)以其超強的凝聚效果、良好的脫色能力等優(yōu)點，在水處理過程中起著越來越重要的作用。
1.無機高分子絮凝劑的絮凝機理及優(yōu)勢
無機高分子絮凝劑的作用機理是多核羥基絡合物的中間產(chǎn)物，與顆粒物的吸附實際上是表面絡合配位作用，吸附在表面后會從溶液中吸取羥基，繼續(xù)其水解沉淀過程，直至飽和成為氫氧化物沉淀凝膠，與顆粒物生成絮團。因此無機高分子絮凝劑和有機高分子絮凝劑(漆霧凝聚劑)相比較具有較多的優(yōu)勢：適應性廣泛，絮凝沉降性能好，具有高效低耗的特點;水解產(chǎn)物或中間產(chǎn)物無毒或低毒;制備絮凝劑的原材料來源廣泛，價格低廉;制備絮凝劑的工藝簡便易行。
2.聚合高分子鐵鹽絮凝劑的研制
無機高分子鐵鹽絮凝劑的生產(chǎn)在水處理中的應用已取得了一定進展，目前聚合鐵鹽主要有聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵、聚合磷酸鐵等。
(1)聚合硫酸鐵：一種在硫酸鐵分子族的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中插入羥基后形成的無機高分子絮凝劑，在水中以各種多核羥基絡離子的形式存在，同時具有電中和和吸附架橋能力，具有很強的除濁、除色及去除重金屬的能力。此外，對浮游微生物也有較好的去除效果。
(2)聚合氯化鐵：可按任意比例與水混合，水解速度快，腐蝕性小，適用范圍廣，凈水效果比氯化鐵好，特別適用于處理低溫水。隨著聚鐵鹽研究的深入，在聚合氯化鐵的基礎(chǔ)上利用煤矸石、鐵礦石等為原料研制出鐵鋁復合絮凝劑聚合氯化鋁鐵。
(3)聚鐵的改性：為提高單一聚合鐵鹽聚合度、穩(wěn)定性及凈水效果等，對聚合鐵鹽進行復合改性。一方面可在合成時加入某種添加劑，使其插入聚合鐵的分子網(wǎng)絡中或與之形成配合物;另一方面在鐵鹽體系中引入陽離子或陰離子，對聚合鐵鹽絮凝劑進行復合改性。包括加入Al、Mg等進行陽離子改性，可充分發(fā)揮各種鹽類的優(yōu)勢和它們的協(xié)同增效作用;引入陰離子，特別是高價陰離子，如硅酸根，不僅可增加聚合度，還可能產(chǎn)生新的物種;陰、陽離子都加入，形成陰陽離子復合改性體系。有關(guān)聚鐵研究表明Fe3+具有強烈的水解傾向，聚鐵的絮凝性能與鹽基度有關(guān)，鹽基度越高，其分子聚合度越大，絮凝性能就越好，因此在聚鐵生產(chǎn)基礎(chǔ)上加入少量改性劑，使其鹽基度提高，更好的改善絮凝效果。
3.復合型高分子鐵鹽絮凝劑的研制
無機高分子絮凝劑的研制主要向引入其他離子、制備復合型絮凝劑方向發(fā)展，因此，引入羥基、聚硅酸、磷酸根等以增強鐵鹽聚合物的聚集能力，從而改善絮凝效果。
(1)聚氯硫酸鐵：利用硫酸-鹽酸混合酸為原料可制得聚氯硫酸鐵，這是在聚合硫酸鐵基礎(chǔ)上研制的復合鐵鹽絮凝劑，它具有良好的電荷中和與吸附架橋功能。在給水處理中，聚氯硫酸鐵沉降快，沉降的污泥脫水性能好。在相同的絮凝條件下，聚氯硫酸鐵的投加量僅為聚合硫酸鐵的二分之一，且絮凝效果更好。聚氯硫酸鐵在pH=6～9的范圍內(nèi)具有良好的絮凝去濁性能。聚氯硫酸鐵的混凝效果優(yōu)于 PFS和三氯化鐵，當投加量在10×10-6～15×10-6時，處理后的原水濁度符合飲用水標準。
(2)聚合硅酸類復合鐵鹽：相對于聚合鐵而言，對聚硅酸的聚合機制研究較為透徹，當聚硅酸鐵鹽用作絮凝劑投進水中后，一方面稀釋作用、pH的升高會引起鐵鹽水解程度的變化和形態(tài)的轉(zhuǎn)化，鐵水解產(chǎn)物與聚硅酸結(jié)合，pH的升高導致聚硅酸的進一步聚合直至形成溶膠物;另一方面，鐵的各水解產(chǎn)物在混合過程中被水中懸浮物顆粒吸附使顆粒脫穩(wěn)，聚硅酸大分子或溶膠對吸附了鐵水解產(chǎn)物的懸浮物產(chǎn)生架橋及黏附作用產(chǎn)生了大的絮體，從而取得凈水效果，以上過程同時進行且可迅速完成。
目前，聚硅硫酸鐵絮凝劑的合成方式主要有：將硫酸鐵引入到活化后的硅酸聚合物中，陳化后得到聚硅硫酸鐵絮凝劑;將聚硅酸與聚合硫酸鐵在一定條件下復合，得到聚合硫酸鐵-聚硅酸復合型絮凝劑。此外，如將聚硅酸與聚合氯化鐵復合可得聚合硅酸氯化鐵。
(3)聚合磷酸類復合鐵鹽：在聚合鐵鹽中引入適量的磷酸鹽可制得聚合磷酸類復合鐵鹽，磷酸根能影響Fe3+的水解反應，增強橋連作用，形成多核絡合物，顯著提高聚合鐵鹽的絮凝速度和絮凝能力。絮凝劑絮凝能力的提高與磷酸根置換聚合鐵的羥基，在鐵原子間架橋形成高價的多核絡合物有關(guān)。此外將一定配比的三氯化鐵、磷酸氫二鈉一起研磨，攪拌均勻后置于瓷坩堝放入高溫爐，控制溫度280～320℃，分解一段時間，取出冷卻至室溫，加入適量去離子水，充分攪拌成軟固體物即得聚磷氯化鐵。在聚合氯化鐵中引入適量磷酸根，對聚鐵有增聚作用，其混凝去污能力超過PFC。
此外，將聚鐵與專用助凝劑Mz混合，可形成高聚合體復鹽，其聚合和處理效果優(yōu)于常見的鐵鹽絮凝劑。此外在聚鐵生產(chǎn)的基礎(chǔ)上進行改性，其絮凝效果也遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)聚鐵鹽。
4.無機-有機高分子鐵鹽絮凝劑的研制
無機高分子絮凝劑雖然對水處理的適應性強，但生成的絮體體積小，絮凝速度受到影響。有機高分子絮凝劑同無機高分子絮凝劑相比，具有用量少，絮凝速度快，受共存鹽類、PH值及環(huán)境溫度影響小等優(yōu)點。此外，有機高分子絮凝劑脫色性好，某些有機絮凝劑的脫色率比無機絮凝劑高20%～30%。但由于某些有機高分子絮凝劑在水解或降解過程中的產(chǎn)物有毒，所以在實踐應用中發(fā)現(xiàn)無機-有機物進行共聚生成新型聚合物，使它不僅可消除副產(chǎn)物毒性而且其絮凝性能得到提高。有機無機復合絮凝劑的品種日趨多樣，性能也向多元化發(fā)展。作用機理主要與協(xié)同作用相關(guān)。無機高分子成分吸附雜質(zhì)和懸浮微粒，使形成顆粒并逐漸增大;而有機高分子成分通過自身的橋聯(lián)作用，利用吸附在有機高分子上的活性基團產(chǎn)生網(wǎng)捕作用，網(wǎng)捕其它雜質(zhì)顆粒一同下沉。同時，無機鹽的存在使污染物表面電荷中和，促進有機高分子的絮凝作用，大大提高絮凝效果。
無機一有機高分子復合的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：無機高分子絮凝劑的吸附架橋能力較弱，而有機高分子絮凝劑的加人會彌補這一弱點，使得絮凝劑的絮凝性能提高;絮體形成速度加快，體積更大，沉降性能更好;絮凝的有效pH范圍會變寬;絮凝劑的投量會減少，處理成本會降低。
5.結(jié)束語
(1)應加強絮凝學科的基礎(chǔ)研究：復合絮凝劑的組分復雜，其在水中存在的形態(tài)及相互作用還有很多模糊之處，通過加強對絮凝化學、絮凝動力學等的研究，進一步揭示復合絮凝劑的復雜作用機理，才能確定優(yōu)勢絮凝性能的物質(zhì)及其形態(tài)，推動高效絮凝劑的開發(fā)。
(2)應加強絮凝劑的改性研究：普通聚鐵因生產(chǎn)過程中使用了亞硝酸鈉作為催化劑，其潛在的不安全性影響了作為生活飲用水處理劑的廣泛應用，而改性后的聚鐵則能有效去除亞硝酸鹽，減少在使用過程中的二次污染。
(3)應加強復合絮凝劑的配比和最佳工藝研究：每種復合絮凝劑的組分在形態(tài)結(jié)構(gòu)和絮凝效果中的作用大小，需要在實驗中加以確定。此外，最佳配比和工藝的研究可有效降低生產(chǎn)成本，獲得良好的經(jīng)濟效益。