一、引言

制药行业作为吉林省的重要产业之一，在生产过程中会产生大量含有多种污染物的污水废水。这些污水废水若未经有效处理直接排放，将对环境造成严重污染，威胁水体生态平衡和人类健康。因此，寻求高效、经济的污水净化方法至关重要。化学混凝法是一种常用的污水处理技术，其中聚丙烯酰胺和聚合氯化铝是两种广泛应用的混凝剂。聚丙烯酰胺具有长链分子结构，能通过吸附架桥作用使水中悬浮颗粒聚集沉降；聚合氯化铝则因其高效的电中和能力，能快速降低水中胶体颗粒的电荷，使其脱稳凝聚。本文将深入对比这两种药剂在吉林省制药污水废水净化中的效果差异，以期为当地制药企业的污水处理工艺优化提供有力支持。

二、材料与方法

（一）实验材料

1. 污水水样：取自吉林省某典型制药企业的综合污水排放口，该污水含有药物残留、有机溶剂、悬浮物等多种污染物，其水质特征为 pH 值波动较大，化学需氧量（CODcr）较高，浊度较大且含有细小悬浮颗粒。

2. 药剂：聚丙烯酰胺（阴离子型，分子量 1200 万），聚合氯化铝（氧化铝含量 30%），均购自正规化工试剂公司。

（二）实验仪器

包括电子天平、pH 计、浊度仪、紫外可见分光光度计、六联搅拌器、沉降柱等。

（三）实验方法

1. 混凝沉淀实验

- 取若干组相同体积的制药污水水样，分别置于烧杯中。

- 设置不同的 PAC 和 PAM 投加量梯度，对于 PAC，投加量范围设定为 10 - 80 mg/L（以 Al₂O₃计），PAM 投加量范围为 0.5 - 5 mg/L。

- 先向水样中加入一定量的 PAC 溶液，在六联搅拌器上以快速搅拌（150 - 200 r/min）1 - 2 分钟，使药剂迅速分散并与污水混合均匀，然后降低搅拌速度至 40 - 60 r/min 慢速搅拌 10 - 15 分钟，促进絮体成长。

- 对于部分实验组，在加入 PAC 并搅拌一段时间后，再加入适量的 PAM 溶液，继续慢速搅拌 5 - 10 分钟，观察絮体变化情况。

- 搅拌结束后，静置沉淀 30 分钟，取上清液测定各项指标。

2. 指标测定

- 浊度测定：使用浊度仪直接测定上清液的浊度，计算浊度去除率。

- CODcr 测定：采用重铬酸钾氧化法，使用紫外可见分光光度计测定上清液的吸光度，进而计算出 CODcr 浓度及去除率。

- 絮体特性观察：通过沉降柱观察絮体的沉降速度、体积以及紧密程度等宏观特性，并利用显微镜观察絮体的内部结构形态。

三、结果与讨论

（一）不同投加量对浊度去除效果的影响

1. PAC 单独投加：随着 PAC 投加量的增加，浊度去除率逐渐提高。当投加量达到 30 mg/L 左右时，浊度去除率达到较高水平，之后继续增加投加量，去除率提升趋势变缓。这是因为在一定范围内，随着 PAC 剂量的增加，其电中和作用增强，能使更多的胶体颗粒脱稳凝聚形成较大絮体而沉降。但当投加过量时，过多的铝离子可能会使水样中的电荷性质发生改变，导致部分絮体重新稳定悬浮，从而影响浊度去除效果。

2. PAM 单独投加：PAM 对浊度的去除效果在较低投加量时就有一定表现，但总体去除率相对较低。随着投加量增加，浊度去除率有所上升，不过上升幅度不如 PAC。这主要是由于 PAM 主要通过吸附架桥作用促使颗粒聚集，在没有其他药剂辅助的情况下，对于一些微小胶体颗粒的凝聚效果有限。

3. PAC 与 PAM 联合投加：当两者联合使用时，在较低的 PAC 投加量下配合适量的 PAM，就能取得比单独使用 PAC 更高的浊度去除率。例如，当 PAC 投加量为 20 mg/L，PAM 投加量为 1 - 2 mg/L 时，浊度去除率可显著提高。这是因为 PAC 先使胶体颗粒脱稳，PAM 随后发挥吸附架桥作用，将脱稳的颗粒进一步聚集成更大更紧密的絮体，从而提高了净化效果。

（二）不同投加量对 CODcr 去除效果的影响

1. PAC 单独作用：随着 PAC 投加量的增加，CODcr 去除率呈现先上升后趋于平稳的趋势。在投加量约为 40 - 50 mg/L 时，CODcr 去除率达到相对较高的值。PAC 主要通过混凝沉淀作用去除污水中部分可沉降的有机物以及吸附在絮体上的有机物质，但对于一些溶解性较强的有机污染物去除效果有限。

2. PAM 单独作用：PAM 单独使用时对 CODcr 的去除效果不明显，这与其主要是促进颗粒聚集沉降的机理有关，对于溶解性有机物的去除能力较弱。

3. 联合投加效果：PAC 与 PAM 联合投加时，CODcr 去除率在一定程度上优于单独使用 PAC。尤其是在处理一些含有较多悬浮物且悬浮物携带部分有机物的制药污水时，联合投加能更有效地将有机物随絮体一起去除，提高了整体的污水处理效率。然而，过高的投加量也可能导致污泥量增加，后续处理成本上升，且可能对环境造成二次污染。

（三）絮体特性对比

1. 絮体沉降速度：在相同的搅拌和沉淀条件下，PAC 形成的絮体沉降速度相对较快，但絮体结构较为松散；而加入 PAM 后，形成的絮体沉降速度更快，且絮体更加密实、体积更大。这是因为 PAM 的吸附架桥作用使得絮体结构更加稳固，有利于在沉淀过程中快速下沉。

2. 絮体微观结构：通过显微镜观察发现，PAC 单独作用时形成的絮体多呈较小的块状或片状堆积，内部空隙较大；而联合 PAM 后形成的絮体呈现出更复杂的网状结构，能包裹更多的微小颗粒，其内部结构更加紧凑，这种结构有助于提高絮体对污染物的吸附和捕获能力。

四、结论

通过对聚丙烯酰胺和聚合氯化铝在吉林省制药污水废水净化中的对比分析，得出以下结论：

1. 浊度去除方面：聚合氯化铝在较低投加量时对浊度的去除有较好效果，但随着投加量增加效果提升有限；聚丙烯酰胺单独使用时浊度去除率相对较低，但与聚合氯化铝联合投加能显著提高浊度去除率，且在较低投加量组合下就能达到较好的协同效果。

2. CODcr 去除方面：聚合氯化铝单独作用时在一定投加量范围内可有效去除部分 CODcr，但对溶解性有机物去除有限；聚丙烯酰胺单独对 CODcr 去除效果不明显；两者联合使用时能在一定程度上提高 CODcr 去除率，尤其在处理含悬浮有机物较多的污水时优势明显。

3. 絮体特性方面：聚合氯化铝形成的絮体沉降速度较快但结构松散，聚丙烯酰胺能改善絮体结构使其更密实、沉降速度更快，两者联合可形成理想的絮体形态，增强对污染物的吸附和去除能力。

综上所述，在吉林省制药污水废水处理中，应根据污水的具体水质特点和处理要求，合理选择聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的投加方式及投加量，充分发挥两者的优势，实现高效、经济的污水净化目标。同时，还需进一步优化混凝工艺参数，如搅拌强度、搅拌时间、沉淀时间等，以提高整体处理效果并降低运行成本。未来还可探索与其他污水处理技术的联合应用，以应对日益严格的环保要求和复杂多变的制药污水水质。