絮凝劑的發(fā)展現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述為了盡可能的對有用礦物進(jìn)行回收，提升精礦品位，往往會對礦石進(jìn)行磨碎以達(dá)到充分的單體解離，會導(dǎo)致尾礦顆粒過細(xì)，單靠常規(guī)的濃縮工藝很難達(dá)到快速沉降的效果，必須將絮凝劑添加到礦漿中，以改變尾礦顆粒的表面性質(zhì)，并一起形成較大的團(tuán)聚顆粒以增加沉降速率。1.1絮凝劑的類型絮凝劑是一種通過吸附-電性中和作用、吸附架橋作用、網(wǎng)鋪-卷掃作用而使微細(xì)顆粒聚集的藥劑。絮凝劑處理是一種國內(nèi)外普遍使用的增加沉降速率和提高水質(zhì)的經(jīng)濟(jì)而簡便的方法。目前主要使用的絮凝劑有無機(jī)、有機(jī)、復(fù)合和生物四大類[11]。（1）無機(jī)絮凝劑通過中和粒子間的表面電荷讓不同的粒子凝聚在一起，在生活中也被稱之為凝聚劑，如果按照金屬鹽種類進(jìn)行分類，可以分成鐵鹽類和鋁鹽類，如果按照陰離子成分的不同進(jìn)行分類，可以分成硫酸系和鹽酸系兩類，如果按照分子量的不同來進(jìn)行分類，可以分成高分子系和低分子系，無機(jī)絮凝劑比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但是處理過程比較慢，聚合體積小，有很強(qiáng)的腐蝕性，因此已經(jīng)被無機(jī)高分子所取代。除此之外，還有無機(jī)高分子絮凝劑，它是新的水處理劑，具有卷掃絮凝、發(fā)揮橋聯(lián)、吸附脫穩(wěn)的作用，和傳統(tǒng)的絮凝劑對比分析，其優(yōu)勢更加突出，而且比高分子絮凝劑價格低，使用范圍廣，目前已經(jīng)是市場上主流的絮凝劑，無機(jī)高分子絮凝劑有很多種類。有陽離子型的，例如聚合磷酸鋁，聚合硫酸鐵等，陰離子型，例如聚合硅酸、活化硅酸等，無機(jī)復(fù)合型，例如聚合磷酸鋁鐵、聚合硅酸鐵、聚合硅酸鋁鐵、聚合硫酸鋁鐵等，還有有機(jī)復(fù)合型的，例如聚合鐵-陽離子有機(jī)高分子、聚合鋁-甲殼素、聚合鋁-陽離子有機(jī)高分子等。IditZarchi等人[12]研究聚合氯化鋁在飲用水處理水中作為凝結(jié)劑可以代替明礬，且成本要低很多。P.A.Moussas等人[13]在研究聚硅酸硫酸鐵處理高嶺土-腐植酸懸浮液發(fā)現(xiàn)，聚合硅酸硫酸鐵可能被認(rèn)為是廢水三級處理的有希望的選擇，特別是對于去除磷酸根離子，顯示聚硅酸硫酸鐵比未改性的鐵基凝結(jié)劑（FS）表現(xiàn)出明顯更好的凝結(jié)性能。（2）有機(jī)絮凝劑通過架橋作用讓不同粒子聚集沉降，因此也將其稱之為絮凝劑、助凝劑等。與無機(jī)絮凝劑相比，這種絮凝劑無論是作用在無機(jī)物上、還是作用在有機(jī)物上，在凈化方面都很好，除此之外，其使用成本低，操作方面，毒性小和使用范圍廣等。在使用操作中產(chǎn)生粗大的絮體，而且凝固時間很短，幾乎不會產(chǎn)生污泥，因此受到科研人員的青睞。這種絮凝劑主要分為三種，有微生物絮凝劑、改性絮凝劑和合成有機(jī)高分子絮凝劑。下面就先分析合成有機(jī)高分子絮凝劑。目前主要使用聚丙烯酰胺，或者其衍生物，其是一種線性的水溶性聚合物，可以和很多化合物反應(yīng)，因此使用范圍廣。對于改性絮凝劑而言，由于原料來源單一，例如腐殖酸鈉，需要進(jìn)口，而且價格高，因此使用范圍受到很大限制。對于微生物絮凝劑而言，其利用微生物發(fā)酵制成，絮凝能力很強(qiáng)，在溫度很高的情況下，其分子依然有很好的穩(wěn)定性。和其他絮凝劑對比分析，其沒有二次公害，有生物降解性，價格便宜，而且在環(huán)保方面有優(yōu)勢。WuRina等人[14]研究了陽離子聚丙烯酰胺對紙漿纖維進(jìn)行層層固定化酶處理造紙廢水，得到結(jié)合酶，活性可調(diào)，具有良好的廢水處理性能。ZhenqiCheng等人[15]采用反相乳液聚合法合成陽離子聚丙烯酰胺應(yīng)用于水處理，結(jié)果表明，得到的產(chǎn)物其特性粘度為560mL/g，總單體濃度為25％，CPAM的絮凝性能優(yōu)于高嶺土絮凝。楊忠等人[16]根據(jù)煤泥水難處理的特性，采用正交試驗(yàn)設(shè)計試驗(yàn)研究了水的硬度、非離子型PAM用量、煤泥粒度對煤泥水沉降的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加Ca2+、粒度為0.125~0.074mm、非離子型PAM(2%)用量為10mg/L，煤泥水絮凝效果最好。曾慧娟等人[17]研究了非離子型聚丙烯酰胺在西梭霉素發(fā)酵液絮凝處理中的應(yīng)用，結(jié)果表明，絮凝劑濃度為0.5%，pH=5時絮凝效果最佳，在過濾常數(shù)的測定中積分法比微分法準(zhǔn)確、可靠。LiangXing等人[18]設(shè)計了一種新型耐高溫剪切穩(wěn)定兩性聚丙烯酰胺，結(jié)果表明兩性型聚丙烯酰胺在高鹽度溶液中具有優(yōu)異的耐熱性和剪切穩(wěn)定性，為設(shè)計具有優(yōu)異耐鹽性，耐熱性和剪切穩(wěn)定性的聚合物提供了新策略。趙兵兵[19]研究了兩性離子型聚丙烯酰胺在煤泥水處理中的應(yīng)用，結(jié)果表明:在兩性型聚丙烯酰胺特性粘數(shù)為530mL/g、煤泥水濃度為50g/L時絮凝效果最佳，其最佳藥劑用量為12g/m3。（3）復(fù)合絮凝劑是指將兩種（類）或兩種（類）以上的絮凝劑在一定條件下經(jīng)過一系列的機(jī)械混合或化學(xué)變化得到的具有更優(yōu)異絮凝性能的物質(zhì)。夏雄[20]等采用共聚法制備了高分子無機(jī)－有機(jī)復(fù)合絮凝劑PSAF，同時選取制備的PSAF和聚合氯化鋁(PAC)作為對比，探究一種對印染廢水具有高效除磷效果的新型復(fù)合絮凝劑。楊開吉[21]總結(jié)了各類復(fù)合絮凝劑的絮凝機(jī)理，指出高分子復(fù)合絮凝劑未來研究的重點(diǎn)。姚彬[22]等綜述了無機(jī)-有機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑的研究進(jìn)展，指出高分子化、復(fù)合化、多功能化是絮凝劑發(fā)展的方向，應(yīng)充分發(fā)揮無機(jī)和有機(jī)組分的協(xié)同增效作用。（4）微生物型絮凝劑（MicrobialFlocculants)是一種利用生物技術(shù)制取的新型絮凝劑，相較傳統(tǒng)的絮凝劑更加安全、高效，并且可以自然降解。其主要成分包含以下種類：糖蛋白、粘多糖、纖維素、蛋白質(zhì)和DNA等。L.Muthulakshmi等人[23]研究了生物絮凝劑還原劑制備纖維素/銀納米復(fù)合材料，在該研究中，微生物生物絮凝劑聚合物用作制備銀納米顆粒的試劑，將制備的納米顆粒固定在纖維素基質(zhì)中，通過掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）分析證實(shí)了纖維素基質(zhì)內(nèi)銀納米顆粒的存在。JunyuanGuo[24]等人研究了從廢水中制備微生物絮凝劑去除砷酸鹽，結(jié)果表明，在發(fā)酵60小時后，獲得了3.11g/L的生物絮凝劑作為最大產(chǎn)量，具有多糖的主要骨架，通過在兩個階段添加生物絮凝劑可以達(dá)到99.2％的最大亞砷酸鹽去除效率。MayowaAgunbiade[25]等人對高原鏈霉菌生產(chǎn)生物絮凝劑及其在河流和廢水處理中的應(yīng)用前景進(jìn)行了研究，結(jié)果表明此絮凝劑的高絮凝率和去除效率表明其在廢水處理中的工業(yè)應(yīng)用前景不錯。1.2絮凝劑作用機(jī)理絮凝機(jī)理主要分為三類：吸附架橋作用、吸附-電性中和作用、網(wǎng)鋪-卷掃作用[26]。(1)吸附架橋作用由于顆粒具有相同的電荷或較低的顆粒密度，水中的懸浮物質(zhì)通常不易凝結(jié)在一起，因此以高度分散的狀態(tài)存在。如果聚合物絮凝劑的聚合物鏈可以吸引懸浮顆粒，例如鏈中含有與顆粒電荷不同的基團(tuán)或被愛德華力吸引，則這些顆?？梢栽诖俗饔孟屡c絮凝劑相互作用。藥劑分子結(jié)合形成大分子連接多個懸浮顆粒的結(jié)構(gòu)。上述過程等效于通過聚合物鏈將粒子彼此連接，這被生動地稱為橋接作用。如果絮凝劑分子能夠在水中充分伸展，則由吸附橋聯(lián)作用產(chǎn)生的具有橋聯(lián)結(jié)構(gòu)的材料組具有相當(dāng)大的體積和質(zhì)量，并且很容易自發(fā)沉入水中。同時，吸引作用可確保在此過程中，懸浮顆粒穩(wěn)定在聚合物鏈上。(2)吸附-電性中和作用吸附-電性中和的機(jī)理表現(xiàn)為懸浮顆粒吸引不均勻帶電的聚合物，中和膠體顆粒本身的電荷，減弱顆粒之間的靜電排斥力，并使懸浮顆粒自發(fā)團(tuán)聚。吸附也可以通過電荷作用或范德華力完成。根據(jù)理化理論，吸附-電荷中和對絮凝劑的用量有嚴(yán)格的要求。以膠體系統(tǒng)為例：膠體顆粒和聚合物鏈上的異種電荷離子經(jīng)歷中和過程。膠體顆粒的表面電勢可能變?yōu)榱?，或者由于“過度中和”而可能具有相反的電荷。當(dāng)滿足膠體穩(wěn)定性的條件時，出現(xiàn)所謂的“再穩(wěn)定性”現(xiàn)象。因此，降低膠體顆粒表面電勢的核心機(jī)理是需要適量的絮凝劑，過多或過少都不能達(dá)到絮凝和沉淀的效果。[27]。(3)網(wǎng)鋪卷掃作用當(dāng)將高分子絮凝劑放入水中時，如果其分子鏈可以完全拉伸，則大量的絮凝劑分子可以形成類似于漁網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。在自然沉降期間，它們將與懸浮物接觸，并且將通過機(jī)械作用而滾動，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，或夾帶在分子鏈的間隙之間，使顆粒與絮凝劑一起沉降。絮凝過程機(jī)理示意圖如圖1.1[28]所示。圖1.1絮凝過程機(jī)理示意圖1.3絮凝劑在脫水濃縮中的應(yīng)用一些國內(nèi)學(xué)者通過對尾礦進(jìn)行絮凝濃縮研究，得到影響尾礦絮凝的因素以及展現(xiàn)尾礦通過絮凝劑濃縮的效果。趙德貴[29]等人為了快速地沉降某細(xì)粒鐵尾礦，對細(xì)粒鐵尾礦進(jìn)行了絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，兩次絮凝沉降后，通過添加聚丙烯酰胺聚合物絮凝劑，質(zhì)量濃度為9.5％的細(xì)粒鐵尾礦可以達(dá)到濃度大于70％的濃縮尾礦。在不同的礦漿溫度下得出的結(jié)論是，絮凝劑的單位消耗為36-41g/t，這為細(xì)粒鐵尾礦的高濃度濃縮計劃提供了技術(shù)支持。國洪柱[30]等人研究細(xì)粒物料在尾礦中難以脫水的問題，進(jìn)行了絮凝處理和高黏度尾礦渣濃度的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，各種因素對污泥沉降效果的影響程度為：絮凝劑類型>礦漿濃度>絮凝劑投加量。該研究結(jié)果對礦石加工廠干法脫硫氰化尾礦過程中各種絮凝和沉降因子的控制具有良好的指導(dǎo)作用。賀茂坤[31]等人針對尾礦濃縮脫水技術(shù)，著眼于尾礦的二次稀釋和最佳稀釋，通過研究尾礦的進(jìn)料稀釋方法，尋求尾礦的最佳稀釋倍數(shù)和相應(yīng)的高效固相通量范圍來實(shí)現(xiàn)尾礦的深層濃縮和快速脫水技術(shù)。姜亞雄[32]等對影響絮凝劑作用的各種因素進(jìn)行了試驗(yàn)研究。發(fā)現(xiàn)將絮凝劑聚丙烯酰胺攪拌并溶解后，經(jīng)過長時間的沉淀反應(yīng)，分子鏈完全打開，可以大大提高其絮凝和沉降效果，并且尾礦的絮凝和沉淀速度可以提高一倍以上。劉婭[33]等測試了陽離子絮凝劑HLM和非離子絮凝劑PAM對三種平均粒徑分別為30、14和3μm的氰化物尾礦懸浮液的絮凝，沉降和澄清度，并確定了最佳劑量。比較了兩種絮凝劑在不同粒級尾礦上的絮凝性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，對于三種粒徑分布不同的懸濁液，HLM的絮凝效果優(yōu)于PAM，尾礦顆粒的粒徑越小，陽離子絮凝劑的絮凝優(yōu)勢越明顯。韓瑞[34]等在d90約為20μm難以沉降的細(xì)顆粒尾礦中，研究了非