凈水處理劑-復合聚鐵

1理化性能

在PFS(聚鐵）生產基礎上，加入少量改性劑，使羥基更易插入硫酸鐵的網狀結構中就可制得改性PFS,其鹽基度和聚合度更高，絮凝沉降速度更快、藥劑用量少、去除效率高、應用面廣，絮凝效果大大優于普通的PFS。

改性聚斯品的堿度更寬，可以高達30%。

2工藝技術

例1：聚硅酸鋁鐵混凝劑

將粉煤灰在700°C左右焙燒，使其中的鋁、硅轉變為活性較大的無定形體，以濃度20%~25%鹽酸為浸取液，浸泡1h,然后進行固液分離，鋁進入液相，濾道中主要含Si02，活性較大，將濾渣與NaOH按一定比例送入高壓反應釜中反應2~3h,硅進入液相，再進行道液分離，形成的硅酸鈉溶液用酸調整pH值，使其生成聚硅酸，再按比例與鋁鹽溶液混合、攬拌、靜置，即得聚硅酸鋁鐵混凝劑。

用粉煤灰制備聚硅酸鋁混凝劑的工藝較簡單，易于控制，用廢物作原料，屬再生資源開發，生產成本低、而產品附加值較高，是粉煤灰深加工利用的一個新途徑。

例2：聚硅酸鋁鐵

用硅酸納與硫酸中和制得聚硅酸溶液，再與硫酸鋁、三氯化鐵溶液反應，可以制得絮凝性能優良的聚硅酸鋁鐵絮凝劑。按A1/Fe=3:1,(Al十Fe)/Si02為1:1以及在20°C、pH值為5.5左右，Si02,2.5%的條件下制得的產品性能良好。

以硅酸鈉、硫酸鋁、三氯化鐵為原料，將鋁鹽、鐵鹽引入聚硅酸溶液中，在制備過程中應首先考慮鋁和鐵在聚合反應中反應速度的差異，鐵具有極強親0H-的能力，能以非常快的速度聚合形成聚合物，而鋁親0H-的能力較弱，聚合反應進行慢，為使鐵鹽和鋁鹽能交叉共聚，制備過程中應先引入聚合鋁而后引入鐵制備出具有不同的Al/Fe/Si02摩爾比的聚掛酸招鐵。

混凝實驗方法是在快速攬拌下（200rpm)向500mL水樣中加入一定量的混凝劑，繼續快速攬拌3min后轉入慢速攪拌（40rpm)12min,靜置沉降12min后，取上清液測定水中的殘余鋁含量。

在一系列100mL水樣中，分別投加不同量的稀硫酸或石灰乳、聚硅酸鋁，控制攬拌速度和攬拌時間進行攬拌后，靜置沉降，取上清液測COD(化學需氧量）值。COD測定采用催化快速測定法。

取1份100ml水樣（原水COD值為2490mg/L),用石灰乳控制pH值為10.0,加入0.2mL混凝劑，用45rpm的速度攪拌15S,沉降不同時間后，測上清液的COD值。觀察沉降時間對COD去除率的影響，隨沉降時間的増加，COD去除率増大，但考慮工程實際的需要，選擇沉降時間為15min。

例3聚磷硫酸鐵（PFCS)

將硫酸亞鐵樣品用少量水溶解后，按一定質量比加入混酸，調整溶液至適宜溫度，逐漸加入氧化劑，配料比為：m(FeS04,7H20):m(H2S04):m(HCI):m(KCIO)為17:1.6:1.2:1.2,反應完成后，保溫1h,再自然冷卻熟化8~24h,即得棕黃色黏稠狀液態PFCS。

例4聚合氯化鋁鐵

以廢鐵屑或氧化鐵與鹽酸和氯氣反應制得的三氯化鐵為原料，采用中和法生產聚合氯化鐵。即將堿性物質和穩定劑直接加入到三氯化鐵溶液中，使其聚合、熟化制得聚合三氯化鐵。

聚合氯化招鐵（簡稱PAFC)作為無機高分子絮凝劑的一種，兼具了鋁鹽和鐵鹽兩種絮凝劑的特點，具有比單獨的鋁鹽或鐵鹽絮凝劑更優良的凈水性能。

將一定配比的原料FeCl3.6H2O和1:1的鹽酸混合在50ml的燒杯中，然后將燒杯置于100°C左右的水浴鍋上攪拌反應2h。反應開始時，加入一定量的次氯酸納溶液以氧化反應液中的Fe2+。反應過程中，適量加入少許去離子水，以控制反應液的體積。反應完成后，將產品靜置一段時間，然后傾出上層液體，棄掉下層的不溶物，所得產品在熟化24h后，測定產品的A203含量，F203含量和堿基度。

例5復合聚鐵

取一定量的FeS04.7H20于—燒杯中，加入適量的水、硫酸，水浴加熱至60°C,邊攪拌邊滴加氧化劑直至完全，然后將溫度升高到85°C,恒溫一段時間，待溶液中的二價鐵離子轉化率為99%時，停止加熱，冷卻至室溫后加入一定量NaOH溶液，陳化一段時間即得PFS絮凝劑。

聚鐵絮凝劑一般是以工業硫酸亞鐵或硫鐵礦燒渣為原料，在一定的酸度條件下，以亞硝酸鈉為催化劑，經氧化、水解、聚合等工藝制取。以廢鐵屑和硫酸亞鐵為原料，在常溫下可以合成液態聚合硫酸鐵，通過在硫酸鐵分子簇網絡結構中引入一定量的其他化合物，可制備出混凝效果更好的復合絮凝劑聚氯硫酸鐵和聚磷硫酸鐵（PFCS和PPFS),將所制備的三種鐵鹽絮凝劑用于生活污水和印染廢水的處理，可以取得較為滿意的效果。

聚氯硫酸鐵和聚磷硫酸鐵為聚合硫酸鐵的改性產品，其制備原理與聚合硫酸鐵類似，是在聚鐵的制備過程中置換聚鐵的部分羥基，從而在鐵原子間架橋形成多核絡合物，提高聚合硫酸鐵的絮凝速度和能力。

制備方法如下：廢鐵屑除去油污后，加入質量分數25%H4溶液，于水浴上加熱溶解，趁熱過濾。硫酸亞鐵直接用水溶解，調整n(S02S04):n(Fe)為：1.25~1.30。在一定溫度下逐次加入氧化劑KCl03,反應完成后，在室溫下熟化1~2天，成品為紅揭色油狀液體。

PFCS制備：硫酸亞鐵樣品用少量水溶解后，按一定質量比加入H-HCl混酸，調整溶液至適宜溫度，逐漸加入氧化劑反應完成后，保溫，再自然冷卻熟化8~24h,即得棕黃色黏稠狀液態2S04PFCS。

PPFS制備：硫酸亞鐵樣品用少量水溶解，按比例加入硫酸和磷酸鹽，在一定溫度下加入氧化劑，反應完成后，室溫下熟化24h,產品為紅棕色黏稠狀液體。

例6改性聚鐵

聚鐵的改性可以加以磷酸鈉。采用聚鐵與磷酸鈉的配比為1:0.5,聚合磷硫酸鐵的最佳反應溫度為85°C,由于反應放熱，不需外共熱源可以在常溫常壓下利用反應所釋放的熱來完成反應。

例7聚硅硫酸鐵

聚硅硫酸鐵的制備方法是稱取一定量的NaSi03,加入水使之溶解，配成NaSi03溶液，然后用硫酸調節至一定的pH值。在室溫下活化一段時間，再加入硫酸鐵陳化大約2h,得到紅褐色液體產品PFSS,pH值為2左右。為保證每種配比的產品棘一§[,在制備過程中，使J隊他沒03和硫酸鐵的總質量固定。使PFSS的總體積保持一致。

例8聚合硫酸鋁鐵

采用強氧化劑硝酸鋁作催化劑，在酸性條件和催化作用下，氧化、水解、聚合三個反應同時存在于一個體系中，相互影響，相互促進，使三步并為一步完成。因此，反應關鍵仍是尋找一種有效的氧化催化劑。采用一種新型、高效、無毒的催化劑，不僅可以加快反應速度，催化效果很好，反應可在半小時內完成，而且有助于產品復合硫酸鐵鋁的形成。縮短生產周期。由于復合了硫酸鋁，因而大大提高了產品的鹽基度，改進了產品的性能，提高了水處理效果。

在5000L的反應器中按原料配比，依次按比例加入硫酸鐵55%、硫酸5%、硫酸鋁2%、硝酸鋁1.5%、水36.5%。以一定的流速通入空氣并進行攪拌，反應時間不到1h,得到紅棕色透明液體產品。

在反應過程中，硫酸用量增加，產品的鹽基度下降，影響凈水效果；硫酸用量減少，產品的鹽基度增大，但不利于氧化反應的快速進行。硫酸與總鐵的最佳摩爾比值為1.25:2。

全新的復合聚合硫酸鐵鋁（PFAS)的生產工藝，具有投資省、工藝簡單、反應快、產品性能好等特點。反應可在常溫常壓下進行。