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(yu) 鋁離子水解共聚反應形成的共聚物。聚氯化鋁鐵研製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(wei) :鋁離子水解生成一種高聚體(ti) Al2AlO,(OH)24，高聚體(ti) 表麵絡合鐵離子，進而使絮體(ti) 呈正電性的。而一-般廢水中懸浮物及膠體(ti) 呈電負性的。混凝劑通過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。
鋁鐵共存體(ti) 係是個(ge) 極為(wei) 複雜的體(ti) 係，對鋁鐵共聚物性質和形態分布的研究成為(wei) 近年來研究的熱點。趙春祿、胡勇有、章興(xing) 華等的研究從(cong) 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(wei) 均相結構，不同於(yu) 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(wei) 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(ti) 係中，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(yu) 羥基的絡合能力強於(yu) 鋁離子。因此在鋁-鐵共聚體(ti) 係中，鐵離子預先水解，而鋁離子後水解為(wei) 了緩解這種水解差距，一些學者曾提出，先聚合鋁，穩定後再加入鐵.共聚製備聚氯化鋁鐵的方法。關(guan) 於(yu) 兩(liang) 種方法合成的聚氯化鋁鐵性能的差異，到目前為(wei) 止，還沒有係統的研究。
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(wei) 5個(ge) 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澱階段。在鋁、鐵共存體(ti) 係中，鋁離子一方麵促進鐵離子水解，使溶液的pH值升高，另-方麵又限製鐵的進一步水解，防止生成聚合度過大的鐵的水解產(chan) 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(ti) 係的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(yu) 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:當鋁鐵比小於(yu) 3:7時，共聚物中的配位水量隨鋁的增加而上升:在鋁鐵比大於(yu) 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(ge) 吸收峰強度存在的差異，可能是由於(yu) 鋁鐵之間的羥橋鍵中的氧受到不同電負性鐵與(yu) 鋁的不對稱吸引，產(chan) 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(chan) 物的顏色是由於(yu) 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(yu) 聚氯化鋁鐵溶液的鹽基度B線性相關(guan) ，同時發現用吸光度A代表了不同B值下溶液中配位體(ti) 0H在Fe(II)與(yu) Al(II)羥基配合物間的平衡配比。吸光度值越大，羥基與(yu) 鐵配合的比例越大。”
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(ti) 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(ti) ;PFC主要是條片狀，多個(ge) 不整齊端麵的晶粒聚集在-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(yu) 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，由連接重複有序排列形成的高分子。由於(yu) 鐵的水解聚合反應先於(yu) 鋁，因此共聚物中鋁、鐵並非均勻排列，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(jue) 於(yu) 鋁鐵比。堿滴定聚氯化鋁鐵溶液生成的沉澱為(wei) 無定型結構，是多種晶體(ti) 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(ti) 係的穩定性趨於(yu) 高濃度,而鋁鐵共聚體(ti) 係的穩定性趨於(yu) 低濃度(大於(yu) 0.5mol/L時，溶液易出現沉澱)。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(cong) 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(wei) 9:1和2.0,另一組為(wei) 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(cong) 0.5到2.0,對混凝效果的影響不大。鋁鐵比為(wei) 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(wei) 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(yu) 混凝劑分子的形態結構密切相關(guan) 。在水處理混凝過程中發揮優(you) 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(liang) 種方法。研究表明，兩(liang) 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(chan) 物)的含量Alb和Al3具有一定的相關(guan) 性。
聚氯化鋁鐵的適用範圍廣泛，對自製濁度水、印染廢水、屠宰廢水、含菌廢水、煉油廢水煤礦礦井水和作為(wei) 飲水水源的湖泊水的混凝處理，效果明顯優(you) 於(yu) PAC和氯化鐵且初凝時間短，沉降速度快，殘留鋁含量低，易於(yu) 過濾，混凝效果不受溫度影響，藥劑本身具有較高的穩定性。.
戴捷等人采用聚氯化鋁鐵、PAC、PFS處理造紙工業(ye) 廢水，采用燒杯試驗法。取200mL的廢水樣於(yu) 燒杯中，控製溫度在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分鍾，靜置沉降20分鍾後，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麵並沒有明顯的優(you) 勢，但其COD去除率(90.58%)明顯高於(yu) PAC和PFS,經聚氯化鋁鐵處理後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於(yu) 不同的廢水體(ti) 係，而鋁鐵共聚物的適應範圍相對較寬，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。
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分鍾。他們(men) 認為(wei) ，以聚氯化鋁鐵作為(wei) 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，水處理麵寬，除濁效果好，對設備管路腐蝕小等優(you) 點;還具有鐵鹽絮凝劑絮體(ti) 沉降快，易於(yu) 分離，低溫水處理性能好，水處理pH值範圍大等特點。其形成絮凝體(ti) 後沉降所需時間很短,沉澱較快。同時他們(men) 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(hui) 影響處理後水的色度;絮凝劑中的鋁、鐵等金屬離子在接受水體(ti) 中長期富集也會(hui) 對環境造成一定的汙染,而且從(cong) 試驗結果中他們(men) 發現該絮凝劑在酸性環境下不能發揮絮凝作用。
駱麗(li) 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(men) 在500ml的燒杯中加入500ml印染廢水，邊攪拌邊加入混凝劑，控製轉速為(wei) 100/min,調節pH值，混凝10分鍾後，加入PAM，繼續攪拌1分鍾，再慢速攪拌2分鍾，靜止20分鍾後取其上清液，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複合處理高濃度印染廢水能使COD從(cong) 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複合處理高濃度印染廢水的最優(you) 化條件為(wei) 常溫下，pH值為(wei) 5,聚氯化鋁鐵的投加量為(wei) 700mg/L,PAM的加入量為(wei) 4mg/L.③投加少量PAM起到橋聯絮凝和網絡絮凝的作用，不僅(jin) 可以提高COD除去率，還可以使絮體(ti) 顆粒增大，沉降速度加快，且產(chan) 生汙泥量較少。.
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，並與(yu) 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(you) 點，形成的絮凝體(ti) 大而重，並且沉降速度快，適用的pH值範圍也更廣，絮凝效果較聚鐵、聚鋁更為(wei) 優(you) 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。控製投入量在10~35mg/L，不會(hui) 帶來二次汙染。此外，製備聚氯化鋁鐵的原料來源便宜，市場價(jia) 亞(ya) 鐵鹽約為(wei) 1300元/噸，鋁鹽約為(wei) 1500元/噸。其成本遠低於(yu) PAC的成本，也低於(yu) PFC。而且，有些原料甚至是廢棄的礦渣,生產(chan) 成本可以顯著降低,在電鍍廢水處理中有廣泛的應用價(jia) 值。
鄭懷禮等人叫用聚氯化鋁鐵(聚氯化鋁鐵)絮凝劑對城鎮生活汙水除磷處理效果進行研究，研究內(nei) 容包括:聚氯化鋁鐵用量對模擬汙水和實際生活汙水除磷效果的影響,汙水經聚氯化鋁鐵處理後pH值的變化情況,汙水酸度對除磷效果的影響,聚氯化鋁鐵用量對模擬汙水和實際生活汙水除濁效果的影響。結果表明:(1)對於(yu) pH值為(wei) 7.82，濁度為(wei) 200NTU(標準矽藻土)的模擬汙水，聚氯化鋁鐵複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)對於(yu) 實際汙水，聚氯化鋁鐵複合絮凝劑有良好的除磷效果，處理後磷含量低於(yu) 0.5mg/L,可達到生活汙水處理國家-級排放標準;除濁效果也很好，除濁率可達到98%以上;汙水處理後pH值也較穩定。
孟紅旗、周勤等人對聚氯化鋁鐵的基礎性質進行了研究,並以馬滄湖、墨水湖或四美塘等富營養(yang) 化水體(ti) 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(ge) 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,不利於(yu) 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(wei) 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(yang) 化水體(ti) 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。
聚氯化鋁鐵製備簡單,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(ti) 沉澱出來，形成的絮體(ti) 具有吸附量大、結構緊湊致密，強度大,沉澱物容積小的特點。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(you) 勢。目前主要應用於(yu) 工業(ye) 廢水的處理，對濁度的去除具有良好的效果，其脫色性能優(you) 異。因此具有進一步推廣的價(jia) 值。
1、聚氯化鋁鐵的投加量明顯低於(yu) PAC,並且無需投加助凝劑，尤其是在低溫期(4℃)。生產(chan) 性試驗中我們(men) 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(cong) 17mg[L降低到了13mg/L,PAC加藥量在23mg/L。在滿足水廠生產(chan) 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、投加聚氯化鋁鐵淨水劑，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(you) 於(yu) PAC。生產(chan) 性試驗研究表明，在等投加量下，工業(ye) 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(yu) PAC濾後水平均濁度為(wei) 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(you) 於(yu) 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(ti) 健康具有長遠的意義(yi) 。
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(jue) 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(yu) 混凝劑投加量的關(guan) 係做了相關(guan) 性分析,對提高水廠的運行效益和指導今後的技術改造具有參考價(jia) 值。