一、 研究目的和意义
絮凝沉降技术在废水处理及水的净化等工艺中有着广泛的应用，絮凝剂性能是决定该技术去除效果的关键因素。目前已知的絮凝剂种类非常之多，按照其化学成分主要分为有机絮凝剂、无机絮凝剂和复合絮凝剂。其中，无机絮凝剂普遍采用的是铝盐和铁盐，如硫酸铝、明矾、聚合氯化铝(PAC)、硫酸亚铁、三氯化铁、聚合氯化铁(PFC)等。因铝盐对人体有危害作用，且相较之下铁盐絮凝剂具有絮体紧密、沉淀速度快、处理效率高等优点，故铁盐絮凝剂成为近年来无机高分子絮凝剂研究的热点。但是铁盐絮凝剂存在水解不稳定、正电荷比例低、投药量多等问题，适用范围以及净水效果与有机高分子絮凝剂相比还有一段差距[1]。有机絮凝剂主要分为天然和人工合成两类，天然高分子物质包括淀粉、树胶、动物胶等，人工合成有机絮凝剂则有阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型四种。本论文中采用的聚环氧氯丙烷-二甲胺(DAM-ECH)是一种具有高正电荷、高分子量的有机阳离子絮凝剂，其在采矿、石油等领域的应用比较多，在印染废水的脱色处理中也有着越来越广泛的应用[2-3]。但相对于无机絮凝剂而言，DAM-ECH的价格较高，且本身或其降解、水解产物有毒，因而应用受到限制[4]。研究表明，当无机絮凝剂与有机高分子絮凝剂复合制成无机-有机型复合混凝剂使用时，可以得到更好的净水效果[5-7]。以铁盐为例，在铁盐中添加阳离子型有机聚合物，可以提高铁盐絮凝剂的电性中和作用，从而提高其絮凝能力[8]。这也是近年来无机-有机型复合絮凝剂研究的主要方向。另外，相较于单一絮凝剂，复合絮凝剂在水处理工艺中应用范围更广，用量更少，这既节约了水处理工艺中的成本，也减少了絮凝剂本身可能带有的毒性对环境造成的危害。
因此，本研究以聚环氧氯丙烷-二甲胺(DAM-ECH)和聚合氯化铁(PFC)为原料复合制成了聚合氯化铁-聚环氧氯丙烷-二甲胺无机-有机复合絮凝剂(PFC-DAM-ECH)并探讨了该絮凝剂在引黄水库水中的混凝效果和特性，以为其将来在水处理工艺中的应用提供理论依据和实用价值。
二、文献综述
絮凝剂的种类繁多，主要分为无机絮凝剂、有机絮凝剂、复合絮凝剂三大类，其发展经过了一个从低分子向高分子、单一型向复合型、单功能型向多功能型转变的过程。在实际水处理过程中，絮凝剂的种类、性质、投加量等因素都会影响最终的处理效果，因此选择一个性能优良的絮凝剂对水处理工艺至关重要。
1.无机絮凝剂
目前应用最广泛的絮凝剂是铝盐。常用的铝盐类絮凝剂有硫酸铝、氯化铝、明矾、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)等。其中最早使用的是由美国开发并应用到水处理中的硫酸铝，此后这类简单的铝盐絮凝剂以其卓越的絮凝能力而被广泛运用[9]。但是，铝本身是一种低毒物质，长时间在人体内蓄积容易对机体产生毒害作用。20世纪60年代，日本首次将聚合氯化铝( PAC)应用于实际之中。聚合氯化铝(PAC)是一种高分子絮凝剂，相对简单的铝盐絮凝剂而言，其具有形成絮体的速度较快且絮团大而厚重、沉降性能好、适用范围广、投药量比较低等优点，充分降低了传统铝盐絮凝剂在使用过程中的负面效应。
随着铝对生物体的毒害作用受到国内外越来越多的重视，除了聚合氯化铝(PAC)等铝系高分子絮凝剂的出现，铁盐絮凝剂也逐渐得到关注。铁盐是铝盐的主要替代品,早在20世纪30年代就在水处理中得到了广泛的应用。铁盐絮凝剂不仅无毒无害,可防止二次污染,还有絮凝性能强、矾花大、沉降速度快、水温和pH 适应范围广、价格低廉等特点[10]。但是其腐蚀性较强,对设备的要求比较高,且铁盐絮凝剂中的铁离子与水中的腐殖质等有机物可形成水溶性污染物,使自来水带色[11]。国内普遍采用的铁盐絮凝剂有硫酸亚铁、三氯化铁、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)等。
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