鋁鐵復合混凝劑的研究新進展

                  鋁和鐵具有許多相似的性質,如原子共價半徑。離子半徑都比較相近,Fe3+,Al3+均具有相同的電荷,它們易水解,其鹽具有共價性。因此,它們可通過交叉共聚,形成多核、更長。更穩定的分子鏈,得到混凝效果更好的無機高分子復合混凝劑——聚合鋁鐵。這類復合混凝劑兼有聚鋁和聚鐵的特點,既能克服鋁鹽處理的礬花生成慢、礬花輕。沉降慢的缺點,又能克服鐵鹽的出水不清、色度高的缺點。通常以鋁鹽為主,鐵鹽為輔,其價格比PAC略高一點點。近幾年來,研制和應用這類混;凝劑已成為熱點和發展的明顯趨勢。我國在這一領Z域內比較活躍,發表的論文和公布的專利較多。主要原材料是鋁鹽、鐵鹽和硅酸鹽以及含鋁鐵等元素的礦物。礦渣廢料,因而其原料來源廣,同時生產工藝比較簡單,有利于開發利用。我國已開發的鋁限復合混凝劑種類較多,我們將它們分為3大類:只含兩種陽離子的鋁鐵復合混凝劑,含有多種陰離子的鋁鐵復合混凝劑,以及含有其它陽離子的鋁鐵復合混凝劑。

                    1.只含兩種陽離子的鋁鐵復臺混凝劑

                    在這類復合混凝劑中,除鋁、鐵外,不含其它金屬離子(即使有,也很少),陰離子則以一種為主。可以說,其組成相對比較簡單,純度較高。無疑這對原料有較高的要求。由于雜質少,特別是有害物質少,則它們適用于飲用水的處理。對這類混凝劑研究也比較深入,其中部分產品已進入國內水處理市場。這類混凝劑主要有以下幾種:

                    1.1聚合氯化鋁鐵(PAFC)

                    通常采用PAC與FeCl3(或和FeCl2)反應,或者AlCl3或低聚氯化鋁與鐵反應,再進行羥基化聚合,就可制得聚合氯化鋁鐵。或將粉碎的鋁土礦放入反應釜中與鹽酸反應,然后將其倒入攪拌池中,并加入高鋁灰和水,攪拌3-5h,沉淀即為產品。PAFC產品為淡黃色、暗黃色片狀、粒狀或粉狀固體,易溶于水,在空氣中易潮解。液體產品為淡黃色透明或懸濁液,相對密度>1.2,w(Al2O3)=6.0%-6.5%,w(Fe2O3)=4.0%-4.3%,鹽基度為30%-50%,pH值(1%水溶液)為2-3。該產品用于生活飲用水。工業用水的凈化和各種污水的化學處理。如某電子管廠用PAFC處理濁度為319NTU的廢水,投加量為0.4或0.6mg/L,處理后的水無色透明,重金屬達標。某廠最初用PAC和PFS處理電鍍廢水,鋼總是不能達標,采用PAFC后各項指標均達標。用PAFC處理生產洗滌劑的廢水,比用PAC,PFS和PFSC的效果要好得多。因此,PAFC是聚鋁和聚鐵的替代產品[1-7]。

                    1.2聚合硫酸鋁鐵(PAFS)

                    以鋁土礦、高鋁灰、硫酸為原料,接與PAFC相同的工藝過程制備PAFS。也可在反應器中,依次加入硫酸亞鐵、硫酸鋁、水、硫酸及硝酸鋁,通入空氣并進行攪拌,氧化、水解、聚合反應約0.5h,得到紅棕色透明液體,鹽基度達19%,ρ(Fe3+)161.4g/L,ρ(Al3+)7.0g/L。PAFS用于煉油工業廢水的處理,采用浮選法和投加PAFS(8或10mg/L),去油率達99%,COD降低88.5%。PAFS用于污泥脫水,具有最佳投加量小,濾餅含水率低,濾液透光性好,澄清度高等特點。其效果均明顯優于PAC和PFS[7-10]。

                    1.3聚合硅酸鋁鐵(PSAF)

                    通常將高模數(M≥3.0)的水玻璃稀釋,在快速攪拌下滴加稀硫酸,至pH值約為5.7,放置一段時間后使其聚合,然后加入硫酸鋁和硫酸鐵溶液,陳化一段時間后即得PSAF。它是透明、均一、呈紅褐色的溶液,穩定性好,可放置2-3個月。用n(Fe)/n(Al)=1:3,n(SiO2)/n(Fe+Al)=l:3的PSAF,在pH=10的條件下,可使合成洗滌劑廢水中的LAS去除率達到90%以上。用于松花江水的除濁處理,處理后的殘余濁度小(1.6度),完全符合我國生活飲用水衛生標準。其它文獻也說明PSAF具有較優的混凝性能,其用量少,適宜的pH值范圍較寬,形成礬花迅速,并且絮體粗大結實,是一種有發展前途的凈水劑[11-16]。

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