综述：迈向可持续絮凝：进展、挑战与未来展望

《Macromol》：Towards Sustainable Flocculation: Advances, Challenges, and Future Perspectives

　　

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摘要

絮凝是一种与工业和环境操作密切相关的物理化学过程，包括饮用水生产、废水处理、矿物加工、造纸和食品制造等。絮凝效果取决于絮凝剂与悬浮胶体物质之间的化学性质、分子结构以及物理化学相互作用。传统的合成聚丙烯酰胺有多种形式（非离子型、阴离子型和阳离子型），其主要通过静电中和、聚合物链桥接以及由沉淀的氢氧化物引发的絮凝作用来发挥作用。由于其高分子量、可定制的电荷密度和成本效益，聚丙烯酰胺在工业领域占据了主导地位。然而，聚丙烯酰胺本身不易生物降解，且其单体具有毒性，再加上日益严格的法规要求，推动了人们对可持续替代材料的研究。最近的研究进展包括功能化的天然多糖（如壳聚糖、纤维素衍生物、淀粉酯）、基于生物的共聚物，以及结合无机结构的纳米工程混合体系，这些材料能够增强胶体的不稳定性和沉降动力学。本文系统地探讨了絮凝背后的物理化学原理，评估了聚丙烯酰胺的性能参数和局限性，并强调了可持续絮凝剂设计的新兴策略。同时，还讨论了下一代絮凝技术的前景，涉及机制优化、生态安全性以及符合不断演变的环境法规等方面。