我国是水资源匮乏的国家之一，随着工业的飞速发展，供水紧张和污水净化将成为我国乃至世界各地面临的主要难题之一，据《中国2000 年水环境预测及对策研究》分析，我2000年工业废水将达601 亿 t，总污水量达790 亿 t[1]。由于水资源分布极不平衡以及水污染程度增加，可采用的源水量和水质急剧下降[2]。因此大量的生活饮用水和工业用水必须经过净化才可使用，城市污水和工业废水必须经过治理才可排放。在水的处理技术和方法中，絮凝法是最常用、最省钱、最重要的方法之一。絮凝剂的使用，既可在很大程度上解决水污染问题，还能使处理过的水重复利用，提高水的利用率，缓解水资源不足给工业发展带来的困难。在给水与废水处理中，絮凝技术得到广泛的应用，其中最为关键的是絮凝剂的开发。

1 絮凝剂处理水的作用原理

　　絮凝剂，又称沉降剂，是用来使溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒(粒径10-3～10 -7 cm)凝聚产生絮状沉淀的物质。絮凝作用是非常复杂的物理、化学过程，其理论还未完全成熟。现在多数人认为絮凝作用机理是絮凝和凝聚两种作用过程。

　　絮凝过程就是向待处理水体中加入絮凝剂，使水体中胶体体系在絮凝剂作用下，相互接触、碰撞脱稳凝集成一定粒径的聚集体，脱稳的聚集体由于进一步碰撞、化学粘结、网捕卷扫、共同沉淀等作用而聚集成矾花，在沉降过程中矾花互相碰撞，使絮状物颗粒变大最终借助重力作用而沉淀于底部以达到固液分离的目的。

2 絮凝剂的分类

　　絮凝剂能够降低或消除水中分散颗粒的沉淀稳定性和聚合稳定性，使分散颗粒凝聚、絮凝成聚集体而除去的一类物质。按照化学成分，絮凝剂可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂以及微生物絮凝剂三大类[3]。

　　2.1 无机絮凝剂

　　无机絮凝剂是应用最早的一类水处理剂，广泛用于饮用水和工业水等的净化处理。一些国家和地区很早就利用混凝剂来进行城市污水一级强化处理，例如20世纪60、70年代以色列在城市污水处理中就进行过用石灰和氯化铁作混凝剂进行污水强化混凝处理的研究，分析后发现其大大减轻了后续处理的负荷，BOD、COD以及SS的去除率都得到显著提高[4]。

　　无机絮凝剂按金属盐种类可分为铝盐系和铁盐系2类；按阴离子成分又可分为盐酸系和硫酸系；按相对分子质量则可分为低分子体系和高分子体系2大类。无机絮凝剂的应用比较广泛，主要在印染、造纸、饮用水处理等几个方面。

　　2.2 有机絮凝剂

　　有机高分子混凝剂同无机高分子混凝剂相比，具有用量少，絮凝速度快，受共存盐类、pH 及温度影响小，生成污泥量少，并且易处理等优点，因而有着广阔的应用前景。依据化学成分，有机絮凝剂可分为人工合成高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂两大类。

　　2.2.1 合成有机高分子絮凝剂

　　合成有机高分子絮凝剂多为水溶性的聚合物，具有分子量大、分子链官能团多的结构特点，市场份额占有绝对优势。按其所带的电荷不同，可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性絮凝剂。在水处理中，使用较多的是阳离子、阴离子和非离子型聚合物，包括聚丙烯酰胺、磺化聚乙烯苯、聚乙烯醚等。其中，以聚丙烯酰胺(PAM)应用最为广泛，在美国、日本其市场占有率达80 %以上。章诗芳经实验验证，PAM 在饮用水处理中，利用其吸附和架桥的作用，对浊度、色度都有很好的去除能力[5]。目前，人们已将其广泛用于采油、工业给水和废水处理、制糖、洗煤、选矿、造纸等工业部门，取得了很好的效果。但聚丙烯酰胺(PAM)残留物不易被微生物降解，且其单体具有强烈的神经毒性和“三致”效应(致畸形、致突变、致癌)，其水解产物丙烯酰胺易使皮肤瘙痒并诱发皮肤病或过敏，对其质量控制要求大大提高，也限制了它的使用。

　　2.2.2 天然有机高分子絮凝剂

　　近20 年来，人工合成有机高分子絮凝剂虽然发展很快，但还存在着生物降解难，残留单体有毒等问题，所以其应用到了限制。经改性后的天然有机高分子絮凝剂与合成的有机高分子混凝剂相比，具有选择性强、无毒、价格便宜、易于降解和再生等优点。现在开发出含胶植物改性絮凝剂、淀粉阳离子交换剂、甲壳质(壳聚糖)絮凝剂和聚氨基葡糖和葡聚糖复合净水剂等天然改性有机高分子絮凝剂。其中淀粉改性絮凝剂的研制尤为引人注目。如羟基淀粉接枝聚合物(ISC)，阳离子淀粉(CS-1)，羟甲基交联淀粉(CCMS)，交联淀粉黄原酸酯(ZSX)。赵彦生等进行了淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物一步法改性阳离子絮凝剂CSGM 的合成及性能研究，取得了较好的结果[6]。除了淀粉天然高分子改性絮凝剂的研究外，纤维素、植物胶、聚多糖的研究在许多国家也变得十分活跃，并已取得了很大进展。我国薛学佳等通过对天然植物胶的胺基化阳离子改性，得到了一种天然高分子改性絮凝剂，并用于活性污泥水和含氟废水的处理。处理后的含氟废水中氟的质量浓度达到1 mg/L 以下[7]。

　　2.3 微生物絮凝剂

　　微生物絮凝剂是一种高效、无毒、无二次污染、能自行降解、使用范围广的新一代絮凝剂[8-9]。它是现代生物学与水处理技术相结合的产物，是当前絮凝剂研究发展的一个重要方向。微生物絮凝剂是一类由微生物产生的有絮凝活性的代谢产物，主要由糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和核酸等成分组成。一般利用生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、抽提、精炼而得。虽然它们性质各异，但均能快速絮凝各种颗粒物质，在废水脱色和食品工业废水的再生利用等方面具有独特效果，近年来得到各国学者广泛关注，并成为新型絮凝剂研究开发的热点。

　　2.3.1 产微生物絮凝剂的微生物

　　具有分泌絮凝剂能力的微生物称为絮凝剂产生菌，至今发现的具有絮凝性的微生物包括细菌、放线菌、霉菌和酵母菌等，这类微生物广泛存在于自然界中，如土壤、污泥、废水等，具体见表1。

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　　2.3.2 微生物絮凝剂的应用

　　2.3.2.1 城市污水

　　用从城市生活污水中分离出的具有絮凝、降解作用的高效混合菌群对生活污水进行处理，可使污水COD 和BOD 的去除率达到100 %[10]。尹华等筛选出的菌株TH6，处理城市污水等实际废水时具有用量少、澄清速度快等特点，浊度去除率达91 %[11]。

　　2.3.2.2 建材废水

　　含有高悬浮物的建筑材料加工废水也是较难处理的一类废水，例如陶瓷厂废水，主要包括胚体废水和釉药废水两种，前者主要含有较多的黏土颗粒，后者除含黏土颗粒外，还有相当数量釉药。当添加NOC-1 后5 min，胚体废水的浊度从原来1.4 降低到0.043；釉药废水的浊度从17.2 下降到0.35；浊度去除率分别为96.6 %和97.9 %，可得到几乎透明的上清液[12]。用红平红球菌产生的絮凝剂处理瓦厂废水，处理后的上清液几乎是透明的[13]。

　　2.3.2.3 染料废水

　　庄源益等用生物絮凝剂对水中染料的脱色进行的大量试验表明，在含有钙离子的条件下，对直接黑染料生产废水稀释液的脱色率达60 %左右[14]。

　　金漫彤等通过筛选得到针对处理印染废水的微生物絮凝剂产生菌，在最佳工艺条件下，该微生物絮凝剂对印染废水CODCr 去除率达57.1 %[15]。

　　2.3.2.4 其他应用

　　由于微生物絮凝剂具有安全、无毒的特性，逐渐在食品废水处理中被采用 ，并达到了满意的效果。此外，微生物絮凝剂还可广泛应用于城市污水、医院污水、石化废水、造纸废液、制药废水等多方面的处理过程中。

3 结语

　　综上所述，从低分子到高分子、由无机到有机及微生物、由单一型到复合型是絮凝剂的发展走向。追求高效、廉价、环保是絮凝剂研制的目标，有针对性地开发无毒或低毒高效絮凝剂，使其在饮用水及其他与人体活动有关的用水处理中生物毒性及残留量不再造成2 次污染，是今后絮凝剂研究发展的一个重要方向。其次对絮凝效果加强定量的研究，降低生产成本是开发新型絮凝剂的当务之急。在理论和实践的双重驱动下，安全、无毒、高效的微生物絮凝剂大有取代传统絮凝剂的趋势，无机和有机高分子复合絮凝剂也因综合了无机和有机的优点在国内外得到了广泛的开展，已经成为目前絮凝剂研究的热点。