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第 7 期 陈 颖，等: 污油泥絮凝机理及其研究进展 ·1085·

淀物。Yang [49] 等用 3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵与淀 涂层和分支聚醚涂层的磁性絮凝剂在超声 4 min 以
粉复合再接枝聚(丙烯酰胺-丙烯酸)（SCPAMPAA）， 上，能很好地分散在污油泥中，与油泥颗粒充分接
在絮凝污油泥时，首先，带负电的油泥颗粒被絮凝 触，降低油泥颗粒表面负电荷，再通过吸附架桥凝
剂包覆发生电中和，当油泥颗粒完全被絮凝剂包覆 聚沉降油泥颗粒。温度较低时，油泥颗粒和磁性絮
时，其表面负电荷近为零，与不稳定的油泥颗粒聚 凝剂布朗运动较慢，随着温度升高，油泥颗粒和磁
集一起，形成絮状沉淀；在修补絮凝时，由于油泥 性絮凝剂布朗运动加快，碰撞几率增大，增强磁性
颗粒表面絮凝剂的覆盖范围不均匀，导致其表面上 絮凝剂的吸附能力，并且粒径小的磁性絮凝剂能更
存在不同负电荷量的小区域，进一步的粒子聚集会 好地将油泥颗粒完全包覆，使油泥颗粒表面电荷降
产生静电斥力，这时架桥和网捕机制占主导地位， 为零，与其他被包覆的油泥颗粒凝聚成沉淀物，达
絮凝过程见图 3。 到分离效果。为了增强架桥和电中和作用，Liu [54]
等将 Fe 3 O 4 纳米颗粒和 二烯丙基二 甲基氯化铵
（PDDA）装饰到氧化石墨烯（GO）上，得到形似
海绵状物纳米复合材料氧化石墨烯-Fe 3 O 4 /二烯丙基
二甲基氯化铵（GO-Fe 3 O 4 /PDDA）。GO-Fe 3 O 4 / PDDA
的皱纹波状结构和 GO 超大的比表面积使其有更强
的吸附和架桥性能；PDDA 带正电荷，可以和油泥
颗粒发生电中和，使得油泥颗粒凝聚沉降，且用磁
铁回收重复利用 5 次，仍有较高的絮凝性能。
[55]
Chen 等用聚氯化铝（PAC）和阳离子聚丙烯
图 3 SCPAMPAA 絮凝过程 酰胺（CPAM）改性 Fe 3 O 4 ，其中 PAC 和 CPAM 的
Fig. 3 SCPAMPAA flocculation process
正电荷可以消除油泥颗粒的负电荷，并且在酸性环
3+
Habiba [50] 等用壳聚糖、沸石与聚乙烯醇制备的 境中，铝主要以 Al 的形式存在，不利于油泥颗粒
壳聚糖/沸石/聚乙烯醇复合材料，其表面粗糙度提高 的桥接和交联，相反的，在碱性环境中，聚合物可
自身的吸附效率，减少油泥颗粒脱水时间，且复合 以吸附到油泥颗粒的表面，促进油泥颗粒聚集，
材料多孔结构提高吸附和网捕作用；沸石的可交换 且 Fe 3 O 4 的磁场降低油水乳状液与油泥颗粒之间的
阳离子功能有助于复合材料降低油泥颗粒负电荷， 吸附力，增强磁性絮凝剂絮凝性能，当磁性絮凝剂
增强复合材料吸附性能，当油泥颗粒浓度较高时， 质量浓度和粒径分别为 2.0 g/L 和 37~53 μm 时，絮
复合材料架桥机制占主导地位，使油泥颗粒凝聚沉 凝效率达到 98.53%。以上研究表明，Fe 3 O 4 纳米颗
降。以上研究表明，复合絮凝剂中单体絮凝剂的絮 粒本身的絮凝效果较差，但其优点是可通过外磁场
凝机制得以保留，并在絮凝油泥颗粒时，可以充分 回收重复利用，与有机、无机等絮凝剂复合，提高
发挥其各自的絮凝机制，如吸附架桥、网捕、电中 磁性絮凝剂重复利用率，降低经济成本。
和等，且两种以上的絮凝剂通过复合，得到的复合
7 结束语
絮凝剂会形成网状、层状、多孔等空间立体结构，
其网状、层状等结构可以快速地聚集油泥颗粒，减 综上所述，污油泥来源不同导致其组分不同，
少油泥颗粒的脱水时间，提高絮凝性能。 絮凝过程复杂，并受多种因素的影响。可能经历的

途径包括：絮凝剂分散在污油泥中，其自带的正电
6 磁性絮凝剂
荷及层状、网状、链状等结构充分发挥自身的电中
此类絮凝剂主要以 Fe 3 O 4 为单体，包裹 SiO 2 ， 和及吸附作用，多种絮凝机制共同作用产生絮凝油
使用偶联剂与传统的絮凝剂复合，合成带有磁性的 泥颗粒的效果。絮凝剂的絮凝性能不仅受分子量、
絮凝剂。磁性絮凝剂利用 Fe 3 O 4 将磁场引入，使油 形貌、浓度、正电荷量、自身粒径大小等因素的影
泥颗粒与磁性絮凝剂间的静电吸引力和架桥作用得 响，也与絮凝剂的种类和污油泥的酸碱性等因素有
到增强 [51] ，同时，磁场能降低油水乳状液与油泥颗 关。但目前对污油泥絮凝机理的研究还不全面，还
粒间的约束力、黏度以及油泥颗粒的含水率，加快 有许多问题需要深入探讨，比如：絮凝剂在絮凝污
沉降速度，减少脱水时间 [52] ，且磁性絮凝剂回收利 油泥过程中，絮凝剂的粒径及其自身结构如何影响
用率高，絮凝油泥颗粒后，可通过外加磁场收集， 油泥颗粒与油水乳状液之间的约束力，这些问题的
重复使用，降低经济成本。Fang [53] 等将聚醚类絮凝 阐明将有助于絮凝剂的进一步发展和应用。随着科
剂与 Fe 3 O 4 复合，制备磁性絮凝剂，发现线性聚醚 技的进步，也可尝试应用 Zeta 电位、吸附动力学等