新型無機高分子絮凝劑在制革廢水處理中的應(yīng)用

徐偉偉

（江西省華贛環(huán)境集團進賢有限公司，江西 南昌 331700）

制革工業(yè)是我國輕工業(yè)領(lǐng)域的重要組成部分，對我國經(jīng)濟的發(fā)展起著非常重要的作用，但隨之而生的制革廢水卻對環(huán)境造成了不可挽回的破壞和影響。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以絮凝劑為代表的制革廢水處理劑成為當(dāng)前凈化廢水的重要材料，提高絮凝劑的凈化效率，已成為行業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容。

1 制革廢水的主要特點

制革廢水是制革工藝中無法避免的附加產(chǎn)品，其中包含動物蛋白質(zhì)、染料、硫化物、油脂、毛渣等多種有害物質(zhì)，如果這些物質(zhì)無法得到有效處理，就會對生態(tài)環(huán)境造成極為嚴(yán)重的影響和破壞。另外在皮革生產(chǎn)過程中，任何一個環(huán)節(jié)，都會產(chǎn)生不同成分的制革廢水。根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計和分析，制革廢水主要集中在原料加工的制備階段，其中浸水、脫毛、除灰、軟化是制革廢水主要的產(chǎn)生階段。其中原材料加工準(zhǔn)備階段所產(chǎn)生的制革廢水約占總廢水量的60%，而鞣制以及鞣后濕加工過程中產(chǎn)生的制革廢水約占總廢水量的30%。近年來，我國環(huán)保部門對制革廢水的處理極為重視，加快了制革行業(yè)對相關(guān)處理工藝的升級和發(fā)展。

制革廢水處理存在污水量大、濃度高、堿性強、耗氧量高、懸浮物多樣化等諸多處理難點，是該領(lǐng)域研究重點之一。一方面，隨著皮革制作工藝的發(fā)展，生產(chǎn)過程中會額外添加許多化學(xué)制劑，產(chǎn)生酸、堿、燃料、糖、蛋白質(zhì)等多種有機物和無機物。為方便對制革廢水進行有效處理，以Cr3+、S2-、有機物以及懸浮物為主要分類標(biāo)準(zhǔn)，對廢水污染物進行分類。另一方面，由于制革企業(yè)數(shù)量極多，各個企業(yè)所采用的制作工藝及原材料存在一定的差異，對應(yīng)生產(chǎn)任務(wù)也存在一定的差異，這就導(dǎo)致了每個企業(yè)產(chǎn)生的制革廢水存在較大區(qū)別。

2 無機高分子絮凝劑在制革廢水處理過程中的有效應(yīng)用

傳統(tǒng)意義上的無機高分子絮凝劑，主要分為鐵鹽系以及鋁鹽系兩大類，鐵鹽是以硫酸鐵、氯化鐵為主要代表，鋁鹽是以硫酸鋁、氯化鋁為代表。無機鹽聚合物的絮凝效果最佳，可以有效將制革廢水中的鋁、鐵離子進行架橋，同時又具有廉價、生產(chǎn)技術(shù)要求低等優(yōu)點。以聚硅酸絮凝劑為代表的無機高分子絮凝劑，因為制作工藝極為簡單，相關(guān)原材料的來源極為廣泛，因此絮凝劑的制作成本也較低，作為當(dāng)前絮凝劑領(lǐng)域中較為先進的前沿技術(shù)，其高聚合的硅酸可以與金屬離子形成良好的聚合反應(yīng)。

2.1 無機高分子絮凝劑的研制

近年來，我國學(xué)者先后研究得出無機高分子絮凝劑對制革廢水中的Cr6+、總鉻等相關(guān)污染物具有極為突出的清除效果，而硫酸亞鐵由于來源廣泛、成本較低被廣泛用作無機高分子絮凝劑的實驗原材料。選擇硫酸亞鐵濃度為400 mg/L的制革廢水，pH值控制在6.5左右，以同一方向進行攪拌，攪拌時間為快速攪拌1 min，慢速攪拌30 min后檢測發(fā)現(xiàn)Cr6+、總鉻的清除率高達97%、82%，進一步證明硫酸亞鐵具有極佳的凈化作用。另外發(fā)現(xiàn)選擇較少的聚合硫酸亞鐵，去除鉻的效果更好，并且與傳統(tǒng)絮凝劑相比，其去除率和速度更優(yōu)越。

制革廢水處理技術(shù)的發(fā)展始終是行業(yè)中的攻克重點。Ⅱ型聚鐵鹽絮凝劑可以有效去除制革廢水中的有機物、色度、重金屬、氮、硫等，且穩(wěn)定性良好。同時，以聚合硫酸鐵為代表的絮凝劑可以對制革廢水中的有害物質(zhì)進行過濾和架橋，經(jīng)實驗測定，聚合硫酸鐵的架橋作用極為強大，絮凝反應(yīng)速度較快，并且架橋后的組織較為密實，處理過程損耗較少，沉降速度極快，pH適合范圍較廣，為后續(xù)的工藝處理提供了有力支持，凈化后的廢水也較為理想，符合實驗的基礎(chǔ)要求和標(biāo)準(zhǔn)。另外，有學(xué)者利用硫酸鐵、聚合氯化鋁PAC、硫酸化鋁以及A型、I型復(fù)合絮凝劑分別對工業(yè)制革廢水進行凈化實驗，結(jié)果表明硫酸鐵的處理效果更理想，且生產(chǎn)價格低廉，優(yōu)勢明顯。用500 mg/L的硫酸鐵，鉻金屬元素的清除率為55%，色度、氯化物以及S2-的清除率分別為86%、76%、81%，并且每噸制革廢水的處理費用僅為0.1元，受到行業(yè)的一致歡迎。

近年來，有學(xué)者利用聚鐵、聚鋁、聚鐵硅、聚鋁硅等四種無機高分子物質(zhì)作為制革廢水的絮凝劑，結(jié)合絮凝劑用量、pH值、溫度等相關(guān)因素進行分析，發(fā)現(xiàn)聚鐵硅、聚鋁硅的鉻金屬去除率分別為16%、30%，由此可見，聚鐵硅對制革廢水的去除率低于硫酸鐵[1]。

2.2 改性無機高分子絮凝劑的應(yīng)用

無機高分子絮凝劑以自身的聚合作用，有效架橋制革廢水中的附著物，同時促使相關(guān)污染物的有效凝聚。其中還會產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)，再中和膠體表面的凝聚微粒，促使膠體粒子相互吸引，從而形成絮狀的沉淀效果。通常，改性無機高分子絮凝劑主要分為單陽離子無機絮凝劑、多陽離子無機絮凝劑。

2.2.1 改性的單陽離子無機絮凝劑

為進一步提升無機高分子絮凝劑的絮凝效果，除了常規(guī)使用的硫酸鐵、聚鋁、聚鐵等，還有一些聚性硅膠以及其他改良產(chǎn)品作為新型無機大分子絮凝劑。與傳統(tǒng)的絮凝劑有所不同，對聚硅鋁(鐵)、聚磷鋁(鐵)進行改性，主要目的是為了引入一些較高電荷離子，從而進一步提升電荷的中和能力。例如，引入羥基、磷酸根等具有一定絡(luò)合能力的物質(zhì)，進而實現(xiàn)對絮凝效果的有效改善，其核心的化學(xué)原理是借助某些陰離子和陽離子，改變聚合物的基本形態(tài)，從而增加不同聚合物之間的協(xié)同效應(yīng)[2]。

近年來，隨著我國相繼研發(fā)出復(fù)合型無機絮凝劑以及復(fù)合型無機高分子絮凝劑，為皮革廢水的有效凈化增添了新的動力。聚硅酸絮凝劑(PSAA)因其制作方便，原料來源廣泛，成本低廉，受到行業(yè)內(nèi)的一致肯定，對皮革廢水中的油脂具有極強的凈化能力，具有極為多元的研究前景。聚硅酸硫酸鐵(PFSS)絮凝劑，可以將高度聚合的硅酸以及其他金屬離子進行有效的架橋，起到良好的凈化效果。PFSS絮凝劑可以將皮革廢水中的大量重金屬元素進行架橋，起到極佳的處理效果，是當(dāng)前極有可能替代有機合成高分子絮凝劑的重要產(chǎn)品。另外，PSAA以及PFSS均具有安全、無毒、高效的優(yōu)點。聚磷氯化鐵(PPFC)利用鐵元素的水溶解作用，以絡(luò)合反應(yīng)為代表，將廢水中的膠體以及污染物進行架橋，形成對應(yīng)的礬花，隨著絮凝效果的不斷增強，礬花的體積和密度也會逐步增大[3]。

2.2.2 改性多陽離子無機絮凝劑

改性多陽離子無機絮凝劑以聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)為代表，在制革廢水中的凈化能力極強，可以讓廢水快速脫色，同時還能夠降低廢水中的油脂物，且絮凝效果突出，對不同成分的制革廢水都能夠起到良好的凈化作用，加之它的生產(chǎn)原料氯化鋁、氯化鐵等物質(zhì)較為廉價且來源廣泛，便于實現(xiàn)大范圍推廣[4]。此外，由于鋁鹽和鐵鹽的共聚物是由兩種以上的混合物組成，因此可以充分結(jié)合二者的凈化優(yōu)勢，進一步提升凈化效果。近年來，制革廢水中的有害殘留物質(zhì)，尤其是鋁的殘留量嚴(yán)重超標(biāo)，鑒于聚鋁化合物對水會產(chǎn)生二次污染，需要引起相關(guān)科研人員的重視和關(guān)注，既要確保凈化作用得以實現(xiàn)，同時要保障凈化后水資源對人體不會造成任何傷害和影響。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著我國絮凝劑技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，特別是對制革廢水相關(guān)技術(shù)的深入研究，未來廢水處理的凈化效果、速度和成本會進一步優(yōu)化，而以無機高分子絮凝劑為代表的關(guān)鍵產(chǎn)品，必然會為產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展帶來新的改變和創(chuàng)新。