[摘要]隨著環境污染的日益加劇，水資源的再生利用對現實社會具有深遠的意義。傳統的永處理工藝已跟不上實際要求，研制和開發新型高效、經濟的無機混凝劑，已成為一十重要與緊迫的研究課題。近十幾年來，無機高分子混凝劑(IPC)的研究、發展受到了國內外水處理界的廣泛重視。本文概括了無機高分子混凝劑的研制和開發現狀；介紹了聚合鋁、聚合鐵、聚合硅酸和復合型四種無機高分子混凝劑的混凝作用機理和應用；并對無機高分子混凝劑今后的研究發展方向作出展望。 [關鍵詞]無機高分子混凝劑混凝發展 隨著全球化進程的加劇。人類面臨著日益嚴重的全球性環境污染和資源枯竭的重大問題。水處理劑在防止或消除污染，保護資源和環境方面正起著越來越重要的作用。混凝是常規水處理工藝中的關鍵環節之一，混凝劑的優劣直接髟響到混凝效果。無機高分子絮凝劑自60年代開發以來，因其絮凝效果較好，價格相應較低，而有逐步取代傳統的鋁鹽、鐵鹽等無機絮凝劑，成為主流水處理劑的趨勢。在我國絮凝劑市場上，傳統絮凝劑的用量僅占20％，而無機高分子絮凝擲的用量則占80％以上。近年來，這類絮凝劑的研制和應用正成為熱點，專利產品也有逐年增加的趨勢。 一、傳統混凝劑與無機高分子混凝劑的混凝機理 傳統絮凝劑在投藥后主要經過水解和吸附過程，在濃溶液中的化合態主要是單體初聚物A11-3投入水中后發生水解，向生成初聚體和低聚體816-8方向發展或直接生成Al(OH)3，。這些低聚體以及沉淀物吸附在顆粒物的表面。發揮電中和及粘結架橋或卷掃作用。 而高質量的無機高分子絮凝劑與顆粒物的吸附實際是表面絡合配位作用，表面羥基將會適當補充其未飽和位，吸附在表面后，仍會從溶液申吸取羥基。繼續其水解沉淀過程，直到飽和成為氫氧化物沉淀凝膠，與顆粒物一起生成絮團。因此，無機高分子的凝聚——絮凝機理實際是表面絡合與表面沉淀過程。 傳統絮凝劑作用機理是絮凝劑投入水中后，經水解而全部水解生成氫氧化鋁沉淀，實際是帶電荷的氫氧化鋁凝膠吸附在顆粒物表面發揮凝膠——絮凝作用。無機高分子的作用機理則與此不同。它們是投入水中后主要以Al1-3直接吸附在顆粒物表面。在表面上繼續水解而轉化為沉淀，由此進行電中和及牯結架橋的凝聚——絮凝作用，因此，無機高分子的絮凝計算模式應是建立在表面絡合及表面沉淀的基礎上。 二、無機高分子絮凝劑的研制和開發現狀 無機高分子絮凝劑傳統上可分為聚合鋁、聚合鐵、聚合硅酸以及復合型無機高分子絮凝劑四大類，但按照水中膠粒所帶電荷種類也可以將其分為陽離子型、陰離子型和若干復合系列。 無機高分子絮凝劑的研制與開發大致經歷了以下4十階段；①聚合鋁、聚合鐵或聚硅酸；②在聚臺鋁、聚合鐵或聚硅酸中引入單種金屬離子AL或Fe；③在聚合鉬、聚合鐵或聚硅酸中同時引入兩種金屬離子Al和F：④在聚合鋁、聚合鐵或聚硅酸中引入多種金屬離子AL、fe、Mn、Ca等。改性的目的是引入某些高電荷離子以提高電荷的中和能力，引入羥基、磷酸根等以增強配位絡合能力，從而達到改善其絮凝效果的目的。 聚合鋁的缺點是在熱力學上不穩定而失去活性。為保證其有適宜的儲存性能租適度的穩定性，必須控制適當的堿化度和聚臺度成加入穩定增效劑。尤其是活性鋁，毒性較大，同時聚鋁制備方法不完善，致使較多水解鋁的徽細顆粒存在于溶液中，這在一定程度上限制了聚合鋁的使用。通過改善混凝反應條件，延長慢速混凝時間，能有效降低水中鋁的含量。對聚鐵來說，其鹽基度越高，分手聚合度越大，形成的羥基配合物就具有更多的電荷和更大的表面積，絮凝性能也就更好。因此制備聚合鐵時，鹽基度的控制是一個關鍵因素。 聚硅酸對細泥類懸浮物有加速沉淀的作用，其最大缺點是穩定性差，在溶液中能自行聚臺成不溶于永的高聚物，只能現配現用，而向硅酸溶膠中加入某些金屬離子，可以阻止或減緩硅酸縮聚時間，同時也可以延長聚硅酸的存入時間，但還無法制備出聚硅酸金屬鹽混凝劑的固體產品。使其應用范圍大大受到了限制。 無機復合型高分子絮凝劑中由于引入其它離子，尤其是高電荷離子，其聚合度和電荷中和能力大大加強，絮凝性能遠優于聚硅酸或單獨的聚金屬離子。其缺點是制備過程操作技巧性比較強，產品成本也鞍高。與無機高分子絮凝劑相比，有機高分子絮凝劑投加量少。絮凝速度快，受共存鹽類、pH和溫度等周圍環境影響小：另外，有機高分子絮凝劑分子所帶的－NH－、－COO－、－SO3－，等具有鏈狀、環狀等多種結構的親水基團，有利于污染物進人絮凝體，脫色性好。但有機高分手絮凝劑的水解或降解產物多有毒，而且價格較高。而無機一有機高分子絮凝劑連用正好可以綜合二者的優點，因此無機一有機復合型應用前景廣闊。 三、各類無機高分子混凝劑的混凝作用機理及應用 1、聚合鋁 ①混凝作用機理 聚合鋁包括聚合氯化鋁和聚合硫酸鋁。聚合鋁實際上是一種多鋁多羥基絡合物，它是一條件控制下鋁鹽的水解——聚合——沉淀過程的中間產物。在水解過程中，鋁由單體逐步聚合，其形態轉化過程為：A13+→A12(OH)4+2→A17(OH)5+16→Al1304(OH)7+24 水處理中聚合鋁的混凝作用機理是：以其水解產物對水中顆粒或膠體污染物進行電中和和脫穩，吸附架橋或牯附卷掃而生成粗粒絮凝體再加以分離去除。對混凝過程中起主要作用的因素是藥劑投加置。pH值和顆粒表面積濃度等參數。 ②應用 聚合鋁，特別是聚合氯化鋁具有絮凝體形成快、沉降迅速、混凝效果好、污泥脫水容易、對原水性質變化適應性強、適宜的范圍寬、用量小、腐蝕小、成本低等優點。因而廣泛地應用于給水凈化、廢水處理以及鑄造、輕工、醫藥、機械等方面。