新型无机高分子絮凝剂在制革废水处理中的应用

徐伟伟

（江西省华赣环境集团进贤有限公司，江西 南昌 331700）

制革工业是我国轻工业领域的重要组成部分，对我国经济的发展起着非常重要的作用，但随之而生的制革废水却对环境造成了不可挽回的破坏和影响。随着现代科学技术的发展，以絮凝剂为代表的制革废水处理剂成为当前净化废水的重要材料，提高絮凝剂的净化效率，已成为行业发展的重要内容。

1 制革废水的主要特点

制革废水是制革工艺中无法避免的附加产品，其中包含动物蛋白质、染料、硫化物、油脂、毛渣等多种有害物质，如果这些物质无法得到有效处理，就会对生态环境造成极为严重的影响和破坏。另外在皮革生产过程中，任何一个环节，都会产生不同成分的制革废水。根据有关部门统计和分析，制革废水主要集中在原料加工的制备阶段，其中浸水、脱毛、除灰、软化是制革废水主要的产生阶段。其中原材料加工准备阶段所产生的制革废水约占总废水量的60%，而鞣制以及鞣后湿加工过程中产生的制革废水约占总废水量的30%。近年来，我国环保部门对制革废水的处理极为重视，加快了制革行业对相关处理工艺的升级和发展。

制革废水处理存在污水量大、浓度高、碱性强、耗氧量高、悬浮物多样化等诸多处理难点，是该领域研究重点之一。一方面，随着皮革制作工艺的发展，生产过程中会额外添加许多化学制剂，产生酸、碱、燃料、糖、蛋白质等多种有机物和无机物。为方便对制革废水进行有效处理，以Cr3+、S2-、有机物以及悬浮物为主要分类标准，对废水污染物进行分类。另一方面，由于制革企业数量极多，各个企业所采用的制作工艺及原材料存在一定的差异，对应生产任务也存在一定的差异，这就导致了每个企业产生的制革废水存在较大区别。

2 无机高分子絮凝剂在制革废水处理过程中的有效应用

传统意义上的无机高分子絮凝剂，主要分为铁盐系以及铝盐系两大类，铁盐是以硫酸铁、氯化铁为主要代表，铝盐是以硫酸铝、氯化铝为代表。无机盐聚合物的絮凝效果最佳，可以有效将制革废水中的铝、铁离子进行架桥，同时又具有廉价、生产技术要求低等优点。以聚硅酸絮凝剂为代表的无机高分子絮凝剂，因为制作工艺极为简单，相关原材料的来源极为广泛，因此絮凝剂的制作成本也较低，作为当前絮凝剂领域中较为先进的前沿技术，其高聚合的硅酸可以与金属离子形成良好的聚合反应。

2.1 无机高分子絮凝剂的研制

近年来，我国学者先后研究得出无机高分子絮凝剂对制革废水中的Cr6+、总铬等相关污染物具有极为突出的清除效果，而硫酸亚铁由于来源广泛、成本较低被广泛用作无机高分子絮凝剂的实验原材料。选择硫酸亚铁浓度为400 mg/L的制革废水，pH值控制在6.5左右，以同一方向进行搅拌，搅拌时间为快速搅拌1 min，慢速搅拌30 min后检测发现Cr6+、总铬的清除率高达97%、82%，进一步证明硫酸亚铁具有极佳的净化作用。另外发现选择较少的聚合硫酸亚铁，去除铬的效果更好，并且与传统絮凝剂相比，其去除率和速度更优越。

制革废水处理技术的发展始终是行业中的攻克重点。Ⅱ型聚铁盐絮凝剂可以有效去除制革废水中的有机物、色度、重金属、氮、硫等，且稳定性良好。同时，以聚合硫酸铁为代表的絮凝剂可以对制革废水中的有害物质进行过滤和架桥，经实验测定，聚合硫酸铁的架桥作用极为强大，絮凝反应速度较快，并且架桥后的组织较为密实，处理过程损耗较少，沉降速度极快，pH适合范围较广，为后续的工艺处理提供了有力支持，净化后的废水也较为理想，符合实验的基础要求和标准。另外，有学者利用硫酸铁、聚合氯化铝PAC、硫酸化铝以及A型、I型复合絮凝剂分别对工业制革废水进行净化实验，结果表明硫酸铁的处理效果更理想，且生产价格低廉，优势明显。用500 mg/L的硫酸铁，铬金属元素的清除率为55%，色度、氯化物以及S2-的清除率分别为86%、76%、81%，并且每吨制革废水的处理费用仅为0.1元，受到行业的一致欢迎。

近年来，有学者利用聚铁、聚铝、聚铁硅、聚铝硅等四种无机高分子物质作为制革废水的絮凝剂，结合絮凝剂用量、pH值、温度等相关因素进行分析，发现聚铁硅、聚铝硅的铬金属去除率分别为16%、30%，由此可见，聚铁硅对制革废水的去除率低于硫酸铁[1]。

2.2 改性无机高分子絮凝剂的应用

无机高分子絮凝剂以自身的聚合作用，有效架桥制革废水中的附着物，同时促使相关污染物的有效凝聚。其中还会产生一系列的化学反应、物理反应，再中和胶体表面的凝聚微粒，促使胶体粒子相互吸引，从而形成絮状的沉淀效果。通常，改性无机高分子絮凝剂主要分为单阳离子无机絮凝剂、多阳离子无机絮凝剂。

2.2.1 改性的单阳离子无机絮凝剂

为进一步提升无机高分子絮凝剂的絮凝效果，除了常规使用的硫酸铁、聚铝、聚铁等，还有一些聚性硅胶以及其他改良产品作为新型无机大分子絮凝剂。与传统的絮凝剂有所不同，对聚硅铝(铁)、聚磷铝(铁)进行改性，主要目的是为了引入一些较高电荷离子，从而进一步提升电荷的中和能力。例如，引入羟基、磷酸根等具有一定络合能力的物质，进而实现对絮凝效果的有效改善，其核心的化学原理是借助某些阴离子和阳离子，改变聚合物的基本形态，从而增加不同聚合物之间的协同效应[2]。

近年来，随着我国相继研发出复合型无机絮凝剂以及复合型无机高分子絮凝剂，为皮革废水的有效净化增添了新的动力。聚硅酸絮凝剂(PSAA)因其制作方便，原料来源广泛，成本低廉，受到行业内的一致肯定，对皮革废水中的油脂具有极强的净化能力，具有极为多元的研究前景。聚硅酸硫酸铁(PFSS)絮凝剂，可以将高度聚合的硅酸以及其他金属离子进行有效的架桥，起到良好的净化效果。PFSS絮凝剂可以将皮革废水中的大量重金属元素进行架桥，起到极佳的处理效果，是当前极有可能替代有机合成高分子絮凝剂的重要产品。另外，PSAA以及PFSS均具有安全、无毒、高效的优点。聚磷氯化铁(PPFC)利用铁元素的水溶解作用，以络合反应为代表，将废水中的胶体以及污染物进行架桥，形成对应的矾花，随着絮凝效果的不断增强，矾花的体积和密度也会逐步增大[3]。

2.2.2 改性多阳离子无机絮凝剂

改性多阳离子无机絮凝剂以聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)为代表，在制革废水中的净化能力极强，可以让废水快速脱色，同时还能够降低废水中的油脂物，且絮凝效果突出，对不同成分的制革废水都能够起到良好的净化作用，加之它的生产原料氯化铝、氯化铁等物质较为廉价且来源广泛，便于实现大范围推广[4]。此外，由于铝盐和铁盐的共聚物是由两种以上的混合物组成，因此可以充分结合二者的净化优势，进一步提升净化效果。近年来，制革废水中的有害残留物质，尤其是铝的残留量严重超标，鉴于聚铝化合物对水会产生二次污染，需要引起相关科研人员的重视和关注，既要确保净化作用得以实现，同时要保障净化后水资源对人体不会造成任何伤害和影响。

3 结论

综上所述，随着我国絮凝剂技术的创新发展，特别是对制革废水相关技术的深入研究，未来废水处理的净化效果、速度和成本会进一步优化，而以无机高分子絮凝剂为代表的关键产品，必然会为产业的健康发展带来新的改变和创新。