飲用水用聚氯化鋁鐵-山東淄博正河凈水劑有限公司

飲用水用聚氯化鋁鐵

更新：2023/8/21 9:27:34??????點擊：

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產品介紹

聚氯化鋁鐵(PAFC)是一種新型高效的無機高分子混凝劑。它是在聚合氯化鋁(PAC)研究的基礎上，引入鐵Fe(I)離子，與鋁離子水解共聚反應形成的共聚物。聚氯化鋁鐵研制的成功極大地拓寬了無機混凝劑的應用領域。聚氯化鋁鐵兼具有鋁、鐵鹽的共性。其混凝機理為:鋁離子水解生成一種高聚體Al2AlO,(OH)24，高聚體表面絡合鐵離子，進而使絮體呈正電性的。而一-般廢水中懸浮物及膠體呈電負性的?；炷齽┩ㄟ^壓縮雙電層及電中和作用，使廢水中懸浮物質粘聯，架橋形成網狀，在下降過程中，達到對顆粒的網捕作用。

聚氯化鋁鐵的性質
鋁鐵共存體系是個極為復雜的體系，對鋁鐵共聚物性質和形態分布的研究成為近年來研究的熱點。趙春祿、胡勇有、章興華等的研究從不同的角度論述了鋁鐵共聚物的基本形態和概貌。聚氯化鋁鐵是鋁鐵羥基共聚物，且為均相結構，不同于聚鐵鹽和聚鋁鹽的混合物。通過對聚氯化鋁鐵的紅外光譜測試、晶形貌象分析和點能譜分析得出:聚氯化鋁鐵為鋁和鐵離子通過羥基互相結合而形成的新的共聚分子。在鋁鐵共存體系中，鋁、鐵離子發生水解反應，由水解平衡常數可知，鐵離子比鋁離子的水解反應速度大得多，鐵離子與羥基的絡合能力強于鋁離子。因此在鋁-鐵共聚體系中，鐵離子預先水解，而鋁離子后水解為了緩解這種水解差距，一些學者曾提出，先聚合鋁，穩定后再加入鐵.共聚制備聚氯化鋁鐵的方法。關于兩種方法合成的聚氯化鋁鐵性能的差異，到目前為止，還沒有系統的研究。

鋁鐵共聚聚氯化鋁鐵的水解聚合過程:根據溶液的pH值變化，聚氯化鋁鐵的水解-聚合過程基本.上可分為5個階段:水解初始階段、鐵水解聚合階段、過渡反應階段、鋁的水解聚合階段和溶膠沉淀階段。在鋁、鐵共存體系中，鋁離子一方面促進鐵離子水解，使溶液的pH值升高，另-方面又限制鐵的進一步水解，防止生成聚合度過大的鐵的水解產物或氫氧化鐵溶膠。在聚氯化鋁鐵溶液的酸反滴定曲線上，出現了一些不連續的劇齒狀凸起，這些凸起說明溶液中的鋁鐵形態發生了突變。

聚氯化鋁鐵溶液的pH馳豫:pH馳豫是指溶液的pH值隨熟化時間的增加而出現的上升或下降的趨勢。鋁、鐵離子混合體系的pH馳豫呈上升趨勢:而共聚聚氯化鋁鐵溶液的pH馳豫呈下降趨勢。

聚氯化鋁鐵的紅外光譜特征:聚氯化鋁鐵的紅外光譜圖與PAC和PFC相似，在1610-1630π1-'處，吸收峰強度隨鋁鐵摩爾比的變化而變化，這表明鋁鐵共聚物中的配位水量隨鋁鐵比的變化而變化，這同聚氯化鋁鐵熱重分析的結果一致:當鋁鐵比小于3:7時，共聚物中的配位水量隨鋁的增加而上升:在鋁鐵比大于6:4,配位水量達到最高，且不隨鋁的增加而變化。同時在825-1180π1-'之間的3個吸收峰強度存在的差異，可能是由于鋁鐵之間的羥橋鍵中的氧受到不同電負性鐵與鋁的不對稱吸引，產生彎曲震動耦合而分行所致。

聚氯化鋁鐵的可見光譜特征:鐵的水解產物的顏色是由于電荷轉移吸收拖尾進入了可見光區造成的。研究發現，在460nm處的吸光度與聚氯化鋁鐵溶液的鹽基度B線性相關，同時發現用吸光度A代表了不同B值下溶液中配位體0H在Fe(II)與Al(II)羥基配合物間的平衡配比。吸光度值越大，羥基與鐵配合的比例越大?！?br />
聚氯化鋁鐵的晶形貌象:將聚氯化鋁鐵溶液低溫真空濃縮,得到固體樣品，進行SEM掃描，可以得到聚氯化鋁鐵的晶形貌象。聚氯化鋁鐵的晶形貌象如圖。由圖1.11可知，PAC主要是四棱棒狀和圓形碎片狀晶體;PFC主要是條片狀，多個不整齊端面的晶粒聚集在-起沿水平方向延伸形成了枝杈狀:鋁鐵比7:3時，其形貌是大片狀晶粒聚集在一起，中心核形成的分形枝杈密度低，鋁鐵比降低，枝杈密度升高。在鋁鐵比3:7時，達到最大。

聚氯化鋁鐵的點能譜分析:通過點能譜分析得出的鋁鐵摩爾比與原配比基本相同，進一步證實了聚氯化鋁鐵是鋁鐵共聚物。聚氯化鋁鐵是鋁、鐵離子在水解聚合中發生重新組合，規則排列，由連接重復有序排列形成的高分子。由于鐵的水解聚合反應先于鋁，因此共聚物中鋁、鐵并非均勻排列，而是通過羥基橋聯作用將鋁鐵以不規則到相對規則的排列次序鍵聯在一起，排列次序的好壞取決于鋁鐵比。堿滴定聚氯化鋁鐵溶液生成的沉淀為無定型結構，是多種晶體礦的混合物，也說明了鋁鐵共聚物中的鋁和鐵非均勻結構排列。

聚氯化鋁鐵的穩定性:鋁鐵共存體系的穩定性趨于高濃度,而鋁鐵共聚體系的穩定性趨于低濃度(大于0.5mol/L時，溶液易出現沉淀)。隨著鋁鐵比的增加，鋁鐵共聚物配位絡合的水分子數目增加，羥基中心電荷逐漸偏離鐵核，共聚物的鋁~鐵核容易形成均勢，從而是共聚物的穩定性大大提高。

聚氯化鋁鐵的混凝性能:鋁鐵比對聚氯化鋁鐵的混凝性能影響很大。文獻采用L16(4)正交試驗和燒杯混凝對比試驗，獲得聚氯化鋁鐵的最佳參數:鋁鐵摩爾比和鹽基度，一組為9:1和2.0,另一組為5:5和1.5.混凝采用人工合成懸濁水。正交試驗的方差分析表明，聚氯化鋁鐵的堿化度從0.5到2.0,對混凝效果的影響不大。鋁鐵比為9:1時，投加少量藥劑就能達到較好的混凝效果;而鋁鐵比為S:5時，在投加量較高時，才表現出良好的混凝效果。

聚氯化鋁鐵的形態分布特征:混凝劑的混凝性能與混凝劑分子的形態結構密切相關。在水處理混凝過程中發揮優異混凝效果的是那些金屬多核羥基絡合物，這些絡合物分子量大、呈鏈狀、具有良好的吸附架橋能力。Al-Feron逐時絡合比色法和27Al-NMR核磁共振法則是考察聚氯化鋁鐵的形態結構特征常用的兩種方法。研究表明，兩種方法測定的鏈狀金屬多核羥基絡合物(鋁的中、高等水解產物)的含量Alb和Al3具有一定的相關性。

聚氯化鋁鐵的應用
聚氯化鋁鐵的適用范圍廣泛，對自制濁度水、印染廢水、屠宰廢水、含菌廢水、煉油廢水煤礦礦井水和作為飲水水源的湖泊水的混凝處理，效果明顯優于PAC和氯化鐵且初凝時間短，沉降速度快，殘留鋁含量低，易于過濾，混凝效果不受溫度影響，藥劑本身具有較高的穩定性。.

1、造紙廢水的處理
戴捷等人采用聚氯化鋁鐵、PAC、PFS處理造紙工業廢水，采用燒杯試驗法。取200mL的廢水樣于燒杯中，控制溫度在20~30C，再加入絮凝劑，調節pH值;開始快速攪拌，再以30r/min攪拌10分鐘，靜置沉降20分鐘后，取2~3cm處上清液，測其濁度、COD值。結果表明，聚氯化鋁鐵在用量和濁度去除率方面并沒有明顯的優勢，但其COD去除率(90.58%)明顯高于PAC和PFS,經聚氯化鋁鐵處理后的印染廢水達到國家一級標準，造紙中段廢水也接近了國家二級標準。試驗結果表明，高分子鋁鹽和鐵鹽分別適用于不同的廢水體系，而鋁鐵共聚物的適應范圍相對較寬，可根據廢水的水質特點相應調節共聚物的AI/Fe摩爾比，因而鋁鐵共聚物是--類很有發展前途的無機高分子絮凝劑。

2、印染廢水的處理
龍一飛等人通過絮凝試驗，確定了聚氯化鋁鐵處理印染廢水的最佳反應條件:投加量80mg/L,pH值8-10,攪拌時間3-4分鐘。他們認為，以聚氯化鋁鐵作為絮凝劑處理印染廢水在較少投加量的情況下，可以取得較好的處理效果。聚氯化鋁鐵具有鋁鹽絮凝劑礬花大，水處理面寬，除濁效果好，對設備管路腐蝕小等優點;還具有鐵鹽絮凝劑絮體沉降快，易于分離，低溫水處理性能好，水處理pH值范圍大等特點。其形成絮凝體后沉降所需時間很短,沉淀較快。同時他們也指出了聚氯化鋁鐵的一些不足之處，比如絮凝劑本身有顏色，一旦反應不完全或者投加過量都會影響處理后水的色度;絮凝劑中的鋁、鐵等金屬離子在接受水體中長期富集也會對環境造成一定的污染,而且從試驗結果中他們發現該絮凝劑在酸性環境下不能發揮絮凝作用。

駱麗俊等人利用正交試驗的方法對印染廢水的混凝處理最佳試驗條件進行了研究。她們在500ml的燒杯中加入500ml印染廢水，邊攪拌邊加入混凝劑，控制轉速為100/min,調節pH值，混凝10分鐘后，加入PAM，繼續攪拌1分鐘，再慢速攪拌2分鐘，靜止20分鐘后取其上清液，測定COD值及其透光率。

通過聚氯化鋁鐵(聚氯化鋁鐵)和助凝劑聚丙烯酰胺(PAM)對印染廢水處理效果的研究，證實表明;經研究發現，①使用聚氯化鋁鐵和PAM復合處理高濃度印染廢水能使COD從1700mg/L降到250mg/L,可見這種混凝處理高濃度印染廢水是切實可行的。②用聚氯化鋁鐵和PAM復合處理高濃度印染廢水的最優化條件為常溫下，pH值為5,聚氯化鋁鐵的投加量為700mg/L,PAM的加入量為4mg/L.③投加少量PAM起到橋聯絮凝和網絡絮凝的作用，不僅可以提高COD除去率，還可以使絮體顆粒增大，沉降速度加快，且產生污泥量較少。.

3、電鍍廢水的處理
李金輝等人采用絮凝的方法處理電鍍廢水,操作簡單,經濟適用。聚氯化鋁鐵處理電鍍廢水，可降低處理成本，提高絮凝效果。李金輝等人探討了，pH值以及投藥量對絮凝效果的影響，并與聚鐵、聚鋁的絮凝效果作了比較研究。結果表明，聚氯化鋁鐵兼有聚合鋁和聚合鐵的優點，形成的絮凝體大而重，并且沉降速度快，適用的pH值范圍也更廣，絮凝效果較聚鐵、聚鋁更為優異。聚氯化鋁鐵可以顯著地提高去除電鍍廢液的色度(主要是Crt的顏色)的絮凝效果，提高Cr*的去除率，且用量少?？刂仆度肓吭?0~35mg/L，不會帶來二次污染。此外，制備聚氯化鋁鐵的原料來源便宜，市場價亞鐵鹽約為1300元/噸，鋁鹽約為1500元/噸。其成本遠低于PAC的成本，也低于PFC。而且，有些原料甚至是廢棄的礦渣,生產成本可以顯著降低,在電鍍廢水處理中有廣泛的應用價值。

4、聚氯化鋁鐵污水除磷的研究
鄭懷禮等人叫用聚氯化鋁鐵(聚氯化鋁鐵)絮凝劑對城鎮生活污水除磷處理效果進行研究，研究內容包括:聚氯化鋁鐵用量對模擬污水和實際生活污水除磷效果的影響,污水經聚氯化鋁鐵處理后pH值的變化情況,污水酸度對除磷效果的影響,聚氯化鋁鐵用量對模擬污水和實際生活污水除濁效果的影響。結果表明:(1)對于pH值為7.82，濁度為200NTU(標準硅藻土)的模擬污水，聚氯化鋁鐵復合絮凝劑有良好的除磷效果，除濁效果也較好、除濁率可達到95%以上，出水水質pH值較穩定。(2)對于實際污水，聚氯化鋁鐵復合絮凝劑有良好的除磷效果，處理后磷含量低于0.5mg/L,可達到生活污水處理國家-級排放標準;除濁效果也很好，除濁率可達到98%以上;污水處理后pH值也較穩定。

5、除藻的應用研究
孟紅旗、周勤等人對聚氯化鋁鐵的基礎性質進行了研究,并以馬滄湖、墨水湖或四美塘等富營養化水體進行混凝試驗，對聚氯化鋁鐵的混凝除藻機理進行了分析和總結。研究成果表明:投加率，堿化度，鋁鐵比是影響聚氯化鋁鐵混凝效果的三個顯著主要因素:

①鋁鐵比對聚氯化鋁鐵混凝效果的影響:

隨著鐵含量的增加，共聚物分子的分枝明顯增多，且中心結構密實，鏈狀結構減少。這造成鋁鐵共聚物的電荷密度下降,不利于混凝劑的橋聯和吸附電中和作用的發揮，這是隨著鐵含量的增加，混凝除藻性能下降的主要原因。

②堿化度對聚氯化鋁鐵混凝效果的影響:

堿化度的升高，鋁鐵共聚物的聚合度升高,混凝劑的分子鏈長度增加和鏈狀的鋁鐵羥基絡合物Mb的含量增加，因此，聚氯化鋁鐵的吸附架橋能力增強，混凝性能提高。.

試驗表明，鋁鐵比對聚氯化鋁鐵除藻性能的影響比堿化度的影響強。以葉綠素a的去除率來表征，其變化幅度分別為40%和11%。通常情況下，濁度的去除率比葉綠素a的去除率高10%，比膠球藻的去除率高20。這表明，對富營養化水體的混凝處理中，濁度物質比葉綠素a容易去除，而形態偏小的膠球藻細胞比普通藻細胞難去除。

聚氯化鋁鐵制備簡單,原料易得。聚氯化鋁鐵在溶液中最終生成氫氧化物疏水聚合體沉淀出來，形成的絮體具有吸附量大、結構緊湊致密，強度大,沉淀物容積小的特點。其絮凝沉降物沉降速度快。在應用中具有投量少，混凝效果佳的優勢。目前主要應用于工業廢水的處理，對濁度的去除具有良好的效果，其脫色性能優異。因此具有進一步推廣的價值。

選擇聚氯化鋁鐵的優勢
1、聚氯化鋁鐵的投加量明顯低于PAC,并且無需投加助凝劑，尤其是在低溫期(4℃)。生產性試驗中我們發現，進入二月份隨著水溫的進一步降低，聚氯化鋁鐵的投加量從17mg[L降低到了13mg/L,PAC加藥量在23mg/L。在滿足水廠生產要求的情況下,聚氯化鋁鐵的投加量較之PAC平均節省24.4%,加藥成本削減了24.3%。給水廠帶來了巨大的經濟效益。

2、投加聚氯化鋁鐵凈水劑，不存在對水廠設備、輸水管道的酸性腐蝕。

3、濁度的去除聚氯化鋁鐵要優于PAC。生產性試驗研究表明，在等投加量下，工業水車間澄清池出水平均濁度聚氯化鋁鐵比PAC低0.14NTU,生活水車間低0.19NTU;聚氯化鋁鐵與PAC濾后水平均濁度為0.23NTU,但聚氯化鋁鐵出水濁度穩定，PAC濁度波動比較大，峰值在0.39NTU.其它各項水質指標均優于國家飲用水水質標準。這符合國家飲用水水質標準逐步提高的發展趨勢，對提高人民生活品質以及保障金山區人民飲水安全及身體健康具有長遠的意義。

4、低溫期的出水水質聚氯化鋁鐵比PAC穩定，聚氯化鋁鐵基本可以保證濾前水濁度在1.5NTU以下，在同等加藥量下，PAC出水濁度在2NTU。解決了水廠低溫期出水水質變差的難題，保障了金山人民的飲水安全。

5、對影響混凝效果的因素做了初步的探討,對出水濁度與混凝劑投加量的關系做了相關性分析,對提高水廠的運行效益和指導今后的技術改造具有參考價值。