

聚氯化鋁鐵是由鋁鹽和鐵鹽在一定條件下聚合而成的無機高分子混凝劑。它具有極強的電中和能力,形成的絮體(ti) 大而密實,易於(yu) 沉降,並且原料來源廣泛,成本低,出水中殘留鋁量低,因此成為(wei) 複合高效混凝劑研究的熱點。因此綜述了聚氯化鋁鐵製備過程中的關(guan) 鍵參數如Al/Fe摩爾比、鹽基度、聚合劑和pH值等對其混凝性能的影響,並總結了提高聚氯化鋁鐵混凝去除DOM的方法,包括無機複配和有機複配,以及聚氯化鋁鐵與(yu) 吸附劑的聯用。
在金屬離子的水解過程中,相互之間通過羥基聯合形成多核水解產(chan) 物和鏈網狀大分子結構,所帶電荷量增加,電中和能力和架橋能力增強”。製備過程參數主要通過影響金屬離子的水解羥化過程,進而對聚氯化鋁鐵.的結構產(chan) 生影響,從(cong) 而影響其混凝性能。這些影響參數包括Al/Fe摩爾比、鹽基度、聚合劑、pH值等。
鋁和鐵的存在增強了聚氯化鋁鐵的電中和能力以及架橋網捕能力。這是因為(wei) ,鋁和鐵使聚氯化鋁鐵帶有大量正電荷,能夠有效中和水中的膠體(ti) 汙染物;它們(men) 之間通過羥化而形成的網狀結構能夠提高聚氯化鋁鐵對汙染物的網捕架橋能力。混凝劑中所含離子的摩爾比是混凝劑的混凝動力,對聚合體(ti) 的聚合程度以及聚合物的種類有很大的影響。Al/Fe摩爾比會(hui) 影響聚氯化鋁鐵中水解物的類型分配,從(cong) 而影響其羥化而成的網狀結構的緊密程度及架橋網捕性能。因此為(wei) 達到良好的混凝性能,鋁鐵的摩爾比需要保持一定的值。表1中列出了聚氯化鋁鐵處理的水質不同時Al/Fe摩爾比的最佳值。
| 最佳鋁鐵摩爾比n(A) /n(Fe) | 對不同水質的作用效果 |
| 10:1 | 對高嶺土模擬水樣的濁度去除率高達97.12% |
| 9:2 | 對黃河水的濁度去除率達99.3% |
| 9:1 | 能夠在很矩時間內聚合成絮凝能力特別強的絡合物種類 |
| 5:5 | 對西湖水的濁度和COD去除率分別達75%和70% |
溶液中的0H-能夠與(yu) 混凝劑中的金屬離子發生羥化聚合作用。鹽基度是混凝劑中所含的羥基濃度與(yu) 金屬離子濃度的比值。鹽基度決(jue) 定了混凝劑所帶正電荷的多少以及羥化聚合程度的大小嗬。在一定的鹽基度範圍內(nei) ,鹽基度越高,混凝劑的電中和能力越強,羥化程度越高,聚合成的鏈網結構越完全,聚氯化鋁鐵的架橋和網捕能力明顯增強,混凝效率也隨之提高咖。隨著混凝劑鹽基度的繼續增大,易出現凝膠、沉澱等現象。因此,鹽基度對良好混凝性能的發揮有著很重要的作用。表2中列舉(ju) 了聚氯化鋁鐵在處理不同水質時的最合適鹽基度。
| 水樣類型 | 最佳鹽基度 | 處理效果 |
| 黃河水 | 2.0 | 濁度去除率達99.39% |
| 商嶺土水樣和鋼綠微囊藻水樣 | 1.8 | 對商嶺土水樣的濁度去除率商達99% 對銅綠微囊藻水樣中葉綠素a的去除率約75% |
| 染料廢水 | 65% | 脫色率為98% |
| 某印染廠不同階段的印染廢水 | 54.2% | 對堿減量車間、卷染車間和生化出水的化學需氧量(C0D)去除率分別達90% .80% .78% |
金屬離子的水解程度受聚合劑的影響,因為(wei) 聚合劑能夠影響水溶液中的H-或0H-的濃度,促進或抑製金屬離子的水解,從(cong) 而影響聚氯化鋁鐵的羥化程度、鹽基度及網狀結構的形成。因此,選擇合適的聚合劑及適當的劑量對保證聚氯化鋁鐵的鹽基度、結構特征、混凝能力及穩定性有著至關(guan) 重要的作用。
孔愛平等以氫氧化鈉為(wei) 聚合劑,氫氧化鈉可以提供混凝劑聚合時需要的羥基通過控製氫氧化鈉的加入量,使混凝劑達到預期的鹽基度,然後比較混凝劑在不同鹽基度時的混凝性能。結果表明:鹽基度為(wei) 2.0時,混凝劑的混凝性能最佳,此時的濁度去除率高達99.3%。鄒京倫(lun) 等在製備聚氯化鋁鐵的過程中選擇鋁酸鈣為(wei) 聚合劑,並考察了鋁酸鈣的投加量對聚氯化鋁鐵中氧化鋁和氧化鐵等有效成分含量的影響規律。實驗表明,隨著鋁酸鈣劑量的增多,有效成分的含量呈先增加後減小的趨勢,在投加量為(wei) 0.2g/mL時,有效成分的含量達最高。孫國華等利用氧化鈣作聚合劑,用於(yu) 控製聚氯化鋁鐵中金屬離子的水解程度,使聚氯化鋁鐵達到一定的鹽基度,爾後用於(yu) 堿減量車間廢水的處理,C0D的去除率高達90%。
混凝劑製備過程中的pH值會(hui) 影響混凝劑的羥化程度,從(cong) 而影響金屬離子在水中的水解類型,使混凝劑的結構也受到影響四。pH值過高或過低時,鋁鐵的羥化程度降低,電中和能力減弱;鏈網結構不完全,穩定性下降;高聚物的濃度降低,對汙染物的網捕能力不足。因而在維持聚氯化鋁鐵的羥化度和良好的混凝性能方麵,pH值有著極其重要的作用。
通過對聚氯化鋁鐵製備過程中pH值的控製能夠使聚氯化鋁鐵達到一定的羥化程度並保值一定的穩定性。因此,聚氯化鋁鐵聚合過程中的pH值對聚氯化鋁鐵最佳性能的發揮有很重要的作用。孫麗(li) 麗(li) 在聚氯化鋁鐵的製備過程中,將pH值控製在3~3.5之間時,聚氯化鋁鐵能夠充分聚合,且此條件下製得的混凝劑對模擬水樣的濁度去除率高達97.12%。孫國華等8調節鋁鐵混合液的pH值為(wei) --定值,製備出的聚氯化鋁鐵對某種車間廢水C0D的去除率高達80%。
聚氯化鋁鐵對水中的汙染物有極強的電中和能力以及吸附架橋網捕能力,能夠有效除去水中的懸浮物和膠體(ti) 等汙染物,但是聚氯化鋁鐵不能高效地去除水中的D0M.完全去除廢水中的DOM需要深度處理技術。目前的深度處理技術有臭氧顆粒活性炭工藝、芬頓法、膜分離技術等,但是這些技術的成本高,操作條件要求嚴(yan) 格。由於(yu) 混凝處理的操作簡便,因此通過混凝藥劑的複配或將其與(yu) 吸附劑聯合使用來增強混凝劑對DOM的去除能力能夠有效地簡化汙水處理工藝。
聚氯化鋁鐵的複配,即在聚氯化鋁鐵中引入大分子以提高聚氯化鋁鐵對DOM的吸附及架橋網捕能力。根據引入的大分子種類的不同,聚氯化鋁鐵的複配方法通常可分為(wei) 無機複配和有機複配兩(liang) 種。
無機複配即在聚氯化鋁鐵中引入無機大分子,增大聚氯化鋁鐵對水體(ti) 中DOM的吸附容量,從(cong) 而增強聚氯化鋁鐵對DOM的去除能力。
目前應用較多的是在聚氯化鋁鐵中引入矽膠,製成聚矽酸氯化鋁鐵(PSAFC)四。這是因為(wei) 金屬離子能夠與(yu) 聚矽酸相互作用形成比表麵積巨大的大分子結構,這種結構有助於(yu) 提高混凝劑對DOM的吸附能力,明顯增強吸附卷掃的效果及架橋網捕作用38。孫麗(li) 麗(li) 將聚矽酸與(yu) 聚氯化鋁鐵在一定條件下聚合製得的PSAFC,對印染廢水的C0D。去除率達85%以上。Sun等以油頁岩灰為(wei) 原料製備的PSAFC對渤海大學下水道汙水的C0D去除率達54%左右。Niu等利用高純石墨生產(chan) 過程中所產(chan) 生的廢水製取PSAFC,並將其用於(yu) 處.理鄭州區段的黃河水,C0D去除率高達94%。王圓廣田將聚氯化鋁鐵與(yu) 聚矽酸複配用於(yu) 模擬印染廢水的處理,COD的去除率達88.89%,水體(ti) 吸光度下降約81.59%。
有機高分子混凝劑對汙染物有很強的吸附架橋能力,對原水pH值的敏感性低,再生能力強,同時由於(yu) 相似相溶原理,其對藻類、油類等水體(ti) 汙染物有很強的去除能力。與(yu) 有機高分子混凝劑相比,聚氯化鋁鐵存在著使用量大、效率低、對人體(ti) 有害等缺點。根據協同增效原理,將兩(liang) 者進行結合可以顯著提高混凝劑的混凝Thera性。趙莉等將PikAFC與(yu) 具有多孔結構的凹凸棒、改性沸石複配用於(yu) 工業(ye) aa的處理,對廢水中的全氟辛酸(PF0A)的去除.率達70.25%。杜華琴等將粘土與(yu) 聚氯化鋁鐵複配用於(yu) 去除水中葉綠素,去除率達93.75%。李誌敏等51將聚氯化鋁鐵與(yu) CTS、紅粘土按一定配比共同用於(yu) 處理膠乳廢水,C0D去除率達80%以上。
聚氯化鋁鐵中由於(yu) 鋁鐵的存在,增強了電中和去除水中汙染物的能力。聚氯化鋁鐵在水處理中的混凝效率明顯高於(yu) 聚合鋁(鐵)鹽,且對多種水體(ti) 都有很好的去汙能力。然而,處理的水質變化時,製備過程參數都要重新調整,應當加強製備過程參數與(yu) 混凝性能之間影響規律的研究,以增大該混凝劑的適用水體(ti) 範圍。無機和有機大分子的引入,以及聚氯化鋁鐵與(yu) 吸附劑的聯用,提高了聚氯化鋁鐵的吸附和架橋網捕的能力使聚氯化鋁鐵混凝去除DOM的能力明顯提高,但是聚氯化鋁鐵對水體(ti) 中低分子量DOM的去除效果不是很理想,應當對聚氯化鋁鐵的無機、有機複配及其與(yu) 吸附劑聯用的作用機理進行深入研究以提高它對低分子量DOM的吸附和混凝去除能力。另外,目前關(guan) 於(yu) 聚氯化鋁鐵作用機理微觀方麵的研究少有文獻報道,應當加強這些方麵的研究。