绿色水处理剂的研究现状与发展趋势

关键词：水资源;矛盾;水处理剂;绿色

中图分类号：TQ085.4 文献标识码：A

水处理剂是人们寻求解决水资源与人口矛盾的途径之一，也是当前污水处理工业中用量最大、用途最广泛的产品之一。可持续的发展观念促进了“绿色水处理剂”的诞生，而无毒性、易降解、不会造成水体富营养化、具有高阻垢性能是绿色水处理剂研发人员一直追求的目标，也更符合人类发展。

1.绿色水处理剂概述

绿色水处理剂主要有无机绿色水处理剂、天然高分子绿色水处理剂和人工合成型绿色水处理剂，人工合成型绿色水处理剂是如今研究的焦点。

1.1无机绿色水处理剂

自人们认识到胶体的吸附性之后，各种能产生胶体的金属离子被用于处理废水，用铝盐絮凝剂来处理废水的絮凝沉淀法就是其中之一。无机绿色水处理剂是废水处理中最早应用的方法，也是最成熟的方法之一。铝盐被用作净化污水，且一度被认为是绿色安全的理想水处理剂。然而随着人们对于铝的研究的深入以及铝毒报道的日渐增多，人们逐渐意识到铝盐并非想象中的那么安全环保，因而也催生了其他的无机絮凝剂。

常见的天然高分子处理剂有很多，如：淀粉及其衍生物、甲壳素及其衍生物等。天然 高分子绿色水处理剂来源广泛、无毒且易降解，因此在相当长的时间里收到了研究人员的重视，当然目前运用的天然高分子绿色水处理剂并非完全天然，在运用之前它们都进行了适当的接枝共聚、羧甲基化、阳离子化等改性处理，以提高其凝絮性能。

淀粉及其衍生物运用在处理污水的研究始于20世纪60年代，淀粉来源广泛且无毒易降解，是理想的绿色水处理剂。而其运用于污水处理最大的原因是其分子结构适合做改性处理。淀粉是高分子聚合物，其相对分子量从几万到几百万不等，其结构中含有许多支链，支链上的羟基既能够与水中的金属离子形成螯合物，又为为淀粉改性研究提供了物质基础。目前最主要的产品是阳离子淀粉，包括：叔胺型阳离子淀粉、交联阳离子淀粉、季胺型阳离子淀粉等。阳离子淀粉与带有负电荷的的物质混合时能够中和其电荷，使溶剂体系趋于混乱状态，起到凝絮的作用。而最新研究出的淀粉-聚丙烯酰胺接枝共聚物则向人们揭示了新的研究方向。

甲壳素及其衍生物是另一种绿色水处理剂，是人们在研究甲壳类动物甲壳利用时发现的物质，又名几丁质。其提纯产物是壳聚糖，是迄今为止人类发现的唯一一种碱性多糖天然高分子。我国之前仅武汉一个城市2009年就吃掉了6000多吨龙虾，产生了3000吨虾壳，这些虾壳的命运都是被填埋分解，甲壳素利用的是甲壳类动物不可使用外壳，相对于淀粉及其衍生物，不用浪费宝贵的粮食资源，又能够变废为宝。甲壳素溶于水之后用较强的吸附性，既廉价又无毒易降解，因而在处理电镀废水、生活废水、印染废水等方面应用广泛。甲壳素配合无机凝絮剂使用效果更好，适宜处理含有毒重金属离子的废水。

1.3人工合成型绿色水处理剂

人工合成型的绿色水处理剂已推广生产的或者在研究的种类繁多，仅列出几项以作参考。

（1）聚天冬氨酸类

聚天冬氨酸类是近些年受动物代谢启发而合成的一种生物大分子，其显著优势在于其合成原料――天冬氨酸可以从自然界中提取，虽然不如淀粉来的容易，但是相较于淀粉及其衍生物，聚天冬氨酸能够同时起到缓蚀剂和阻垢剂的功能，既可以阻止污水对于金属的腐蚀，又能够阻止不溶性沉淀的生成。聚天冬氨酸甚至能够用于海水淡化和反渗透制水，能够真正意义上环节人们对于水资源的需求，其前景广阔。

（2）烷基环氧羧酸盐

烷基环氧羧酸盐相较于聚天冬氨酸更耐高温，但是没有阻止沉淀的作用。对于环境较为复杂的污水处理环境，聚天冬氨酸结构容易受pH值、温度的变化而产生破坏，失去净水能力，而烷基环氧羧酸盐则能够在复杂环境下发挥功能。

（3）聚环氧琥珀酸类

聚环氧琥珀酸类（PESA）是马来酸水解为马来酸盐之后，用催化剂催化马来酸盐生成环氧琥珀酸，再将环氧琥珀酸盐以稀土催化剂使其聚合而生产出来的绿色水处理剂。聚环氧琥珀酸类水处理剂诞生不过20多年，但是对于其的研究已经很透彻，研究表明由于含有羧基和醚基，这些基团上电子并没有完全配对，存在未共用电子对使能够与金属离子形成螯合物，并且吸附于金属表面，起到缓蚀剂的作用，其应用前景也颇为广阔。

2.绿色水处理剂的发展趋势

随着科技的进步，人们对于污水的处理将更为快捷和高效，因此在今后的很长一段时间里，水处理产业发展趋势应该是人工合成型水处理剂与天然型水处理剂齐头并进。天然型水处理剂来源广泛、成本低廉，人工合成型水处理剂能够适应各种复杂环境，两种水处理剂各有优势，而当前的研究并没能将两者的优势结合到一起，因而难以断言谁将被淘汰。值得一提的是生物凝絮剂，其高效性强于其他类型的水处理剂，对于水体完全没有污染，因而随着生物技术的进步，生物凝絮剂很可能成为绿色水处理剂中的“黑马”。

3.小结

随着人们环保意识的进一步极强，绿色水处理剂必将迎来百花齐放的时代。其发展方向必定是在生产和使用过程中不产生任何污染，且来源广泛成本低廉。我们终将会利用科技为人类自身创造更美好的未来。