RLHB恩施州一體化養殖污水處理設備

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   有機高分子絮凝劑在微藻分離采收中的絮凝條件及效果

　　影響無機絮凝劑絮凝效率的因素主要有：絮凝劑的種類、pH、藻液濃度和投加量等. 絮凝劑種類對絮凝效果的影響在上文已有所論述. 一般而言絮凝劑所帶的電荷密度越高，絮凝效果越好;這正是鋁鹽、鐵鹽的絮凝效果要遠遠好于鈣、鎂和銨離子的原因所在. 此外，絮凝劑的水溶性也對其絮凝效果有顯著影響，如：氯離子的水溶性好，所以金屬氯化物的絮凝效果要好于金屬.水溶性效應還可以解釋摩爾質量對絮凝效果的影響，如：盡管Fe3+和Al3+ 一樣帶正3價電荷，但鐵離子的摩爾質量大于鋁離子;摩爾質量越大，水溶性越差;所以鐵鹽的絮凝效率要低于鋁鹽. 鋁鹽的絮凝效果對pH高度敏感，pH為4~5，這是因為在此pH條件下鋁的水解產物以帶正電的多核羥基配合物形式存在且穩定;中性條件下，鋁的水解產物以Al(OH)3沉淀為主;pH>8.5時，水解產物將以帶負電的[Al(OH)4]-為主，無法形成有效絮凝. 一定范圍內絮凝效果與絮凝劑的投加量成正比; 但過量投加會使膠粒吸附過多的反離子，重新帶電而再次穩定; 因此絮凝劑使用存在一個投加量，這是絮凝分離中早已得到深入分析的典型現象. 但投加量隨藻液濃度的變化規律文獻中還存在不統一之處：一般而言所需絮凝劑的投加量隨藻液濃度的升高而線性增加，這符合電性中和的絮凝機理. 然而，Garzon-Sanabria等在使用氯化鋁絮凝微綠球藻時發現，當藻液濃度很高時，達到同樣絮凝效果的投加量卻數倍地低于稀藻液. Wyatt等在用氯化鐵絮凝小球藻時也得出了類似的結論. 其原因很可能是在高藻液濃度時形成了顯著的網捕和卷掃作用. 后，研究表明微藻代謝產生的有機物對絮凝過程有顯著的抑制作用，其存在將成倍地增加絮凝劑投加量，這將顯著增加絮凝成本并對藻細胞的后續加工利用造成負面影響.

　　3.2 有機高分子絮凝劑法 3.2.1 種類與作用機理

　　有機高分子絮凝劑在微藻分離采收中亦很早便得到了應用. 目前商業化的有機高分絮凝劑主要為人工合成，以聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)為代表. 近年來，天然高分子有機絮凝劑，如，殼聚糖(Chitosan)、陽離子淀粉(Cationic Starch)和纖維素等得到了越來越多的關注. 有機高分子絮凝劑的作用機理主要為吸附架橋作用. 因藻細胞帶負電的表面特性，高效的高分子絮凝劑必須為陽離子型的. 陰離子及非離子型的聚合高分子單獨使用時不能使微藻發生有效絮凝. 除架橋作用外，陽離子型高分子絮凝劑還可能局部逆轉藻細胞表面的電負性，使其某些部位帶負電而另一部位帶正電;從而使不同的藻細胞能直接通過靜電引力結合在一起，形成所謂的靜電互補聚集. 以下介紹幾種代表性的有機高分子絮凝劑.

　　a. 聚丙烯酰胺

　　聚丙烯酰胺分子量在400~2000萬之間，具有陽性基團(—CONH2). 該基團既是親水基團，又是吸附基團，所以能對微藻產生吸附電中和及架橋作用. 除橋連作用外，聚丙烯酰胺還有包絡作用. 發生橋連和包絡的高分子能形成三維網狀結構，通過卷掃網捕作用使微藻沉降分離.

　　b. 殼聚糖

　　殼聚糖是對甲殼素進行脫乙酰基而得到的，是少數陽離子型的天然高聚物. 其結構單元是2-氨基-2脫氧葡萄糖，通過β-1-4糖苷鍵連接起來(圖 2). 在酸性條件下，殼聚糖分子鏈上所帶的大量氨基以帶正電荷的胺離子形式存在，能中和藻細胞的電負性，同時借助高分子鏈的吸附架橋作用使藻體絮凝沉降. 當溶液呈現堿性時，殼聚糖表面所帶胺基非離子化或呈弱負電性，從而降低了其絮凝效率