摘要：聚合氯化铝（PAC）与有机高分子絮凝剂复合应用能提高出水水质，减少PAC用量。本文对PAC与壳聚糖（CTS）、羧甲基马铃薯淀粉（CMPS）、浒苔多糖（Ep）、海藻酸钠（SA）、非离子型聚丙烯酰胺（PAM）、阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）、聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）、聚环氧氯丙烷胺（EPI-DMA）八种有机高分子絮凝剂复合应用现状、絮凝机理做了综合评述，对无机-有机高分子絮凝剂复合应用进行了展望。
聚合氯化铝（PAC），是20世纪60年代末发展起来的无机高分子絮凝剂，是目前市场上工艺较为成熟、应用较广、销量较大的水处理剂，具有用量少、除浊高、污泥少、对出水pH影响小、絮体形成快等优点。PAC电中和能力强，但形成的絮体较小，污泥中含有金属离子。有机高分子絮凝剂可分为天然有机高分子改性絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂两大类，具有加药少、絮凝快、污泥量少、适用范围广等优点，并能去除水体中部分有机物和无机物。应用中常将PAC与有机高分子絮凝剂进行复合使用，以达到较好的出水水质。
1 PAC与天然有机高分子改性絮凝剂复合应用现状
天然有机高分子改性絮凝剂主要从农副产品及部分低等植物提取的有机高分子经化学改性而来，具有活性基团多、结构多样、原料丰富、无毒、价格低廉、可再生、可降解等优点，具有巨大的开发潜力。
1.1 PAC-CTS复合应用
壳聚糖（CTS），由存在于甲壳动物、昆虫表皮和软体动物的骨骼中的甲壳素脱乙酰基改性制得，是一种阳离子型高分子絮凝剂，无毒，可降解，可再生，易溶于酸，具有吸附性、絮凝性，可作为饮用水净化剂。张文艺等叫对自制的PAC-CTS复合絮凝剂表征发现：PAC以晶体结构嵌入CTS结构中，这种结构更有利于吸附架桥和网捕作用。蓝藻沼液废水处理实验表明：PAC-CTS复合絮凝剂可使浊度、CODcr、TP的去除率分别达到98.15%、67.78%、84.05%。刘玉婷等叫将其用于含Cr6+废水处理，絮凝表现优异，Cr6+的去除率达95%以上。PAC-CTS絮凝机理为架桥和吸附电中和，与PAC相比，具有处理效率高、适用范围广、残留铝含量低等特点。目前，PAC-CTS复合絮凝剂广泛地应用在饮用水处理、河流湖泊污染处理、印染造纸等工业废水处理。
1.2 PAC-CMPS复合应用
羧甲基马铃薯淀粉（CMPS），由马铃薯淀粉通过化学改性而得，无毒、可生物降解。刘世磊等对自制的PAC-CMPS复合絮凝剂分析发现：该复合絮凝剂兼有无机和有机的功能特性。将其用在马铃薯淀粉废水处理，CODCr去除率87.8%以上，可应用于食品行业或其他行业高浓度有机废水的处理。
1.3 PAC-Ep复合应用
浒苔多糖（Ep）是一种从浒苔提取的糖类物质，可用作混凝过程中助凝剂，无毒无害，可生物降解。PAC-Ep复合使用能提高出水水质，并对纳米重金属颗粒和重金属离子有较好的去除效果。研究表明：PAC-Ep复合应用可发挥PAC电性中和作用及Ep的吸附架桥功能，同时Ep上的-OH因强络合作用对水中溶解的重金属离子具有吸附作用，在重金属离子废水处理中有很大的应用前景。
1.4 PAC-SA复合应用
海藻酸钠（SA）是一种从褐藻类海带或马尾藻中提取的多糖碳水化合物，具有亲水性、胶凝性、耐油性、成膜性、稳定性等特点。武彩红研究发现：PAC-SA絮凝机理主要是SA的线性结构和暴露的羧基、羟基等基团加强了絮凝剂与悬浮物形成配位键的能力，起到了吸附架桥的作用，从而促进了絮凝。在“混凝-超滤”实验中，复合絮凝剂的使用可以增加膜通量，减小膜污染，提高去除效果。薛楠研究发现：PAC-SA会形成“egg-box”网状结构，能显著提高絮体生长速度、增大絮体粒径。通过对纳米TiO2模拟水样的“混凝-超滤”研究表明：相较于PAC，PAC-SA的加入可以通过减轻膜阻力的方式减少膜污染。PAC-SA复合絮凝剂易生物降解，无二次污染，有较好的抗剪切力作用和恢复能力，具有脱色效果，并能提高对浊度和DOC（溶解性有机碳）的去除率，增加膜的寿命。在印染废水和深度处理中有着广泛的应用前景。
2 PAC与合成有机高分子絮凝剂复合应用现状
有机高分子絮凝剂主要有阳离子型、阴离子型和非离子型三种。水体中污染颗粒表面通常带负电，阳离子型高分子絮凝剂更容易使体系脱稳，应用效果更好。
2.1 PAC-PAM复合应用
非离子型聚丙烯酰胺是常用的高分子絮凝剂之一，其作用机理以颗粒之间吸附架桥为主，能加速颗粒沉淀。邓磊等叫通过依次加入PAC、PAM处理钻井液废水，在较佳条件下，其CODcr去除率达81.92%，浊度去除率可达84.35%。研究表明：PAC-PAM复合使用处理制药废水的效果明显优于单一絮凝剂，温度、pH、投加量、反应时间是影响絮凝的主要因素，在较佳条件下，其CODcr去除率达71.6%，脱色率高达88.7%。PAC-PAM复合使用作用机理主要是PAC的高正电荷密度和PAM网捕桥联协同作用的结果，在实际应用过程中，PAC-PAM的投加量应根据具体水质而定，PAM投加量过高反而增加COD。黄菁等直接将PAM与PAC制备成复合药剂，研究发现：PAC-PAM复合絮凝剂水解产物具有分支状长链结构，带有更多正电荷，其电中和及吸附架桥作用显著增强，用于处理长江水可使浊度降到4NTU以下。综上所述，PAC-PAM复合型絮凝剂具有沉降性能好，沉降时间短，适用水质范围广等特点，能显著提高CODcr、TN、TP的去除率，在造纸废水、工业废水、含油废水、制药废水、生活污水和污泥脱水等方面多有应用。
2.2 PAC-CPAM复合应用
阳离子聚丙烯酰胺(CPAM），带有多种活泼基团的阳离子高分子絮凝剂，具有水溶性好、溶解快、高效等优点。马江雅等采用响应曲面法对PAC与CPAM复配处理模拟高岭土废水的实验进行优化：在PAC投加量38.39mg/L，CPAM投加量1.09mg/L，搅拌时间9min，pH=5.18条件下，浊度去除率达99%。路明等实验表明：PAC-CPAM复合应用对污泥脱水也有较好的效果，能明显降低污泥比阻，提高污泥脱水性能。PAC-CPAM复合使用能有效发挥PAC的电中和和CPAM的吸附架桥作用，对高浊度污水和污泥有较好的处理效果。
2.3 PAC-PDMDAAC复合应用
聚二甲基二烯丙基氯化铵，是一种水溶性阳离子高分子聚合物，无毒，具有分子量大，适用范围广，吸附能力强，污泥量少，产品稳定性好等优点。但其价格高，较佳投药范围窄。陆兰英叫将PAC与PDMDAAC制成复合药剂，通过红外、扫描电镜表征发现：PAC与PDMDAAC发生了化学键位作用，复合絮凝剂结合了PAC和PDMDAAC的结构，使得其比表面积增加，分层结构明显，吸附架桥能力增强。试验表明：相同条件下复合絮凝剂效果明显优于单一PAC。PDMDAAC的加入影响了絮凝剂的铝形态分布和电荷特性，并对各种水质的混凝效果均有提高。絮凝机理主要以电中和作用为主，专属吸附次之。对嘉陵江原水进行混凝的实验表明：TOC去除率较单一PAC可提高40%，并能去除高达98%的藻类。PAC-PDMDAAC复合絮凝剂较佳pH范围广，在脱浊、除藻、去除污染物、减少铝盐投加量、降低残留铝浓度等方面表现优异。
2.4 PAC-EPI-DMA复合应用
聚环氧氯丙烷胺，由环氧氯丙烷和二甲胺合成，属于阳离子型高分子絮凝剂，对pH适应性强，但絮凝性能受无机盐影响较大。王元芳将PAC与EPI-DMA制成复合絮凝剂，通过透射电镜观察发现：复合絮凝剂形成了密集的网状结构，说明PAC与EPI-DMA之间有相互作用，而并非简单的物理混合。对模拟染料废水混凝实验的研究表明：该复合絮凝剂作用机理主要以吸附架桥为主，电中和为辅，适用pH范围宽，碱性条件下脱色效果好。是一种高效节约的絮凝剂，在中等粘度，低有机物含量时可获得较高的脱色效率。
3 结论与展望
PAC与高分子絮凝剂复合应用可提高絮凝效果、拓宽使用范围、减少无机药剂投加量。PAC起电中和作用，复合应用的效果还依赖于高分子絮凝剂的选择。天然高分子改性絮凝剂具有价格低廉、无毒、可生物降解、可再生、环境友好等优点，但其絮凝效果较差、易降解失效、不耐储存；合成有机高分子絮凝剂具有絮凝效果好、性能稳定、可长期储存等优点，但其价格高、部分单体有毒、对环境有一定危害。
在今后的研究中，重点应注重如下方面：
(1)天然高分子改性絮凝剂重点应放在提升性能和长期储存上；
(2)合成有机高分子絮凝剂重点应放在降低成本和环境友好上；
(3)借助于生物工程和基因工程的发展进步，微生物絮凝剂也是研究的重要方向。
