絮凝沉降法是一种传统的水质处理方法，由于 它具有成本低廉，操作简便的优点，至今仍被国内 外普遍应用。絮凝法处理效果的好坏在很大程度上 取决于絮凝剂的性能。无机髙分子絮凝剂是目前水 处理中广泛使用的一种絮凝剂，但该类絮凝剂存在 分子量低、在水中的稳定性差、投药量较高、产生的 絮体较小等缺点。而絮凝性能较好的有机高分子絮 凝剂又存在价格髙和毒性大等问题。因此，可考虑 在处理过程中添加有机髙分子絮凝剂，不仅可以增 强絮凝效果，还能降低价格和毒性。无机高分子絮 凝剂和有机高分子絮凝剂所存在的种种缺陷，促使 研究和开发向各种复合型高分子絮凝剂发展，使之 成为了目前研究的热点。
本文以聚合氯化招(PAC )与聚丙烯酰胺(PAM ) 制备聚合氯化铝-聚丙烯酰胺无机有机复合絮凝 剂（PAC-PAM),探索了该絮凝剂净化长江水的效 果。从絮凝剂的形貌、Zeta电位、絮凝后形成絮体的 粒度等多个方面对PAC-PAM和PAC进行了比较 研究，并在此基础上探讨了复合絮凝剂的絮凝机理。
1实验部分
1.1仪器与药剂
DBJ-623六联电子变速搅拌机;XSP-XSZ电子 显微镜;XDS-1B型倒置生物显微镜;PHS-25型酸 度计;GDS-3B光电式浑浊度仪;AB104-N型电子 天平;Master2000激光粒度分析仪（英国马尔文公 司）;Zeta-Probe 电位仪（美国 Colloidal Dynamics 公 司)。
工业聚合氯化铝;工业聚丙烯酰胺。 1.2聚合氯化铝-聚丙烯酰胺絮凝剂的制备
取适量的聚丙烯酰胺配制成浓度为的溶 液，然后放在搅拌器上搅拌，取一定浓度的聚合氯 化铝溶液，按比例加入聚丙烯酰胺溶液中，搅拌一 段时间后即得聚合氯化铝-聚丙烯酰胺 (PAC-PAM)〇
1.3絮凝实验
取200mL水样于250mL烧杯中，用变速搅拌 器快速搅拌(lSOniiT1)时加入絮凝剂，搅拌2min 后慢速(60r_miiTl)搅拌lOmin,静置20min后取上 清液测剩余浊度、pH值等指标。
1.4絮凝剂形貌观察
将熟化l〇d的絮凝剂滴在干净的载玻片上，室 温下晾干后用电子显微镜观察并放大160倍拍照。 1.5絮体的形貌观察
用滴管取适量处理长江水后所形成的絮体，使 其均匀地覆盖在表面皿中，然后用倒置式生物显微 镜观察并放大拍照。
1.6粒度的测量
将混凝后的絮体粒度分布情况用Master2000 激光粒度分析仪进行测定，每种絮体均在以下两条 件下分别测试:（1)试样无搅拌，循环泵速为700r• mirr1,此时为絮体只被轻微打碎，粒径接近絮体的 原始粒径；（2)对试样进行机械搅拌，搅拌速度为 950i-min'循环泵速为24001-min-1，此时絮体完全 被打碎，测得粒径为絮体的最基本单元一微絮体 的粒径。
2结果与讨论
2.1PAC-PAM对长江水的净化
2.1.1pH值对净化效果的影响水样取自长江武 汉段，水质如下:pH值为8.09,浊度=82.4NTU,属于 中浊度水。投加PAC和PAC-PAM(质量比为10 :
1)各lOrngW(絮凝剂投药量以AP表示，以下同）， 对长江水进行絮凝实验，结果见图1。
从图1看出,PH值在5以上，净化效果均较好， 剩余浊度低于10NTU,且PAC-PAM比PAC的净化 效果好。由于长江水PH值为8.09，可不调pH值进 行絮凝实验，不仅节省费用,也简化操作。
图2投加置对净化效果的彩响 Fig.2 Influence of dosage for purifying efifect
由图2可知，在相同投加量时，PAC-PAM的处 理效果均比PAC的要好，实验中还发现，用 PAC-PAM处理后生成的絮体沉降性能好，而用聚 合铝处理后的絮体松散细小，沉降速度慢。因此，在 实际应用中，为操作方便，减少成本，降低絮凝剂对 环境的毒性，将PAC-PAM的投加量选在Smg*!/1。
从上面的结果可知，用PAC-PAM处理长江水， 不仅药剂投加量少、效果好、絮体沉降性也好，而且 只需一次投加药剂，也不需调pH值，实际操作非常 方便，优于目前常用的PAC。
2.2 Zeta电位的比较研究
在PAC和PAC-PAM水溶液中,Al( M )水解产 物的表面均会吸附一定数量溶解态的中间多核络 合物'因而测定其Zeta电位随pH值的变化趋势， 便可大致说明PAC、PAC-PAM中溶解态产物的荷 电变化情况。
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pH值
图3 pH-Zeta电位曲线 Fig.3 Potential curve of pH-Zeta
从图3中可以看到，PAC的Zeta电位在pH值 小于8.5时均为正值，并且最高电位可达到接近 75mv，而当pH值小于8.5时会变成负值。PAC-PAM 絮凝剂的Zeta电位却均为正值，最高电位可达到 80mV。且PAC-PAM絮凝剂的Zeta电位始终高于 PAC的，说明PAC与PAM复合后正电荷增加，增强 了电中和能力，最终体现在絮凝效果上，与处理长 江水的实验结果相符 2.3絮凝剂的形貌观察与分析
将熟化后的PAC和PAC-PAM在载玻片上沉 积干燥，用电子显微镜进行形貌观察，结果见图4。
a.PACb.PAC-PAM
图4絮凝剂的显微照片(放大160倍>
Fig. 4 Microscopic image of flocculant( xl60 times)
从图4中可以看出，PAC、PAC-PAM样品均有 分枝，但PAC枝化度较小，并且支链较短，而 PAC-PAM则分枝明确，枝化度大，支链较长，较 PAC显著增大了体积和分枝形态。这说明把PAM 引入PAC后，改变了 PAC的结构形貌，使其枝化度 增大，即复合后絮凝剂中的聚合度增大。这是因为 PAM的加人改变了 PAC的水解聚合作用，使得A1 (10 )低聚物在有机物的包围趋势下，迅速结合成A1 (ID )高聚物731。因PAM的存在，也相应增强了絮凝 剂的吸附作用和桥联功能，弥补了 PAC原有分子量 及絮凝能力的不足，提高了絮凝效果。
2.4絮体的形貌观察与分析
用倒置式生物显微镜拍摄的长江水显微照片
和两种絮凝剂分别处理长江水所生成的絮体照片 见图5。
c. PAC-PAM处理长江水后的絮体 图5絮体的形貌(放大640倍}
Fig.5 Morphology of flcos (x640 times)
图5中a是对长江水所拍的显微照片,其中的 球状物是长江水中的胶体颗粒物。
图5中b显示,PAC的水解产物像一张网将水 中的胶体颗粒物网捕，并沉降下来。这是因为PAC 投加到水中会产生絮状氢氧化物沉淀，这些氢氧化 物具有巨大的网状表面结构且带一定正电荷，具有 一定的静电吸附能力，因此，在沉淀物生成的同时， 胶体颗粒物被粘附网捕在沉淀物中而迅速卷扫沉 淀。不过由于其枝杈较短，网中许多地方仍有断开， 说明絮凝剂吸附架桥能力较弱|81。图5c为PAC-PAM 絮凝剂处理长江水后的絮体,图中明显可见絮凝剂 的枝杈结构，并且水中的胶粒依靠长链相互靠近， 以高分子聚合物为桥成为更大的积聚絮凝体。这样 的絮体更加密实，能够更快沉降下来。
通过以上分析可推断:PAC-PAM在絮凝过程 中，较PAC具有更强的吸附架桥及粘结卷裹作用。 2.5处理长江水后絮体粒径分布
将PAC、PAC-PAM处理长江水所得絮体的粒 度进行比较，结果见表1。表1中d(0.5)表示50%的 絮体颗粒粒径都不超过这一数值。
表1絮体的粒度分布化m
TabJ Distribution of sizes of flcos ( p-in)
絮凝剂絮体打碎前d(0.5)絮体打碎后d(0.5)
PAC43.2565.633
PAC-PAM70.7228.775
比较絮体打碎前的粒度和打碎后的粒度可以 发现，打碎后絮体的粒度很小,仅为打碎前的1/10。 这说明处理过程中并未发生成较多的络合成键作 用，而主要以吸附能较弱的静电吸附为主。
錄1可以明显麵，种水样,PAC-PAM 处理后絮体的粒度比PAC的大。这是因为单独 投加PAC时,PAC能起到电性中和、压缩双电层和 —定的网捕作用，形成的絮体细小松散，沉降速度 慢。而将PAC与PAM复合后,不仅表面所带的正电 荷增强，静电粘附能力增强,而且水解产物的体积 和枝化度也增大，提高了吸附架桥能力，再加上大 絮体沉降过程中的卷扫作用，显著提高了 PAC的处 理效果。
3结论
(1 )PAC-PAM在不调pH值，投加量为Smg*!/ (以Al>计)的条件下净化长江水效果最佳,余浊在 4.0NTU 以下。
(2)PAC，PAC-PAM的Zeta电位及形貌测定结 果表明，将PAM引入PAC后，Zeta电位向正值方向 大幅移动，同时改变了 PAC的结构形貌，使其枝化 度增大，即复合絮凝剂PAC-PAM的聚合度增大。
(3)PAC在絮凝过程中主要依靠水解产物的网 状表面结构及自身的正电荷，将水中的胶体颗粒粘 附网捕沉淀下来;PAC与PAM复合后，水解产物带 有更多正电荷并具分枝状长链结构,增强了电中和 和吸附架桥的作用，胶粒依靠长链相互靠近，以高 分子聚合物为连接，架桥成为更大的积聚絮凝体。