首页 / 聚氯化铝铁 / 固体聚氯化铝铁
固体聚氯化铝铁
以铝为主、铁为辅(含铁量约2-3%)的新型复合无定型、无机高分子净水剂。铁为高价铁,水解后形成多核络合物。低温时,具有在水中形成的矾花比重大、结成的矾花紧密的特点。这主要是铁盐水解速度及水解过程受温度影响小的缘故。
所属分类 聚氯化铝铁
产品描述
 

聚氯化铝铁(聚合氯化铝铁)是以铝为主、铁为辅(含铁量约2-3%)的新型复合无定型、无机高分子净水剂。铁为高价铁,水解后形成多核络合物。低温时,具有在水中形成的矾花比重大、结成的矾花紧密的特点。这主要是铁盐水解速度及水解过程受温度影响小的缘故。由于铝盐的除色性能,使出水色度大大降低。所以具有PAC和铁盐的特性和特点,克服了PAC在低温低浊时的净水难点。因此,其净水效果优于一般的净水产品。

聚氯化铝铁的混凝机理

聚氯化铝铁(聚氯化铝铁)是由铝盐的和铁盐共聚合而成的新型净水剂,是一种新型无机高分子混凝剂。它兼具铝盐和铁盐的絮凝特点,是高分子聚合度的异核多核配合物。聚氯化铝铁有着与聚合氯化铝、聚合氯化铁不同形态的Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)羟基配合物,Al(Ⅲ)的存在对Fe(Ⅲ)的水解有催化作用,使Fe(Ⅲ)形成更多细微的结品中心,但大量AI(Ⅲ)的存在又会抑制Fe(Ⅲ)的结晶。高聚合度的异核多核配合物铝盐和铁盐在水处理过程中发生水解和聚合反应过程,水中的胶体颗粒能强烈吸附水解和聚合反应过程中出现的各种产物。被吸附的带正电的多核羟基络离子能够压缩双电层,降低动电位(5电位),同时进行着架桥作用.聚氯化铝铁的化学结构决定了它易溶于水,有较强的电性中和、架桥、吸附性能;在水解过程中,具.有反应速度快、形成絮体大.活性好、过滤性好等优点。

聚氯化铝铁的铁含量和盐基度

聚氯化铝铁为一种新型净水药剂,尚无国家标准, 其生产中的工艺控制与质量检测主要是由各厂家自行制定企业标准,在生产应用中, 主要考核项目为铝和铁含量和盐基度。铝铁含量是指药剂中有效成分的多少,而盐基度主要考查的是该产品的聚合程度,由于制定标准的不同。因而各用户、各地区对于产品标准的要求也有差别,主要在对上述两种指标的要求上。

聚氯化铝铁用途

聚氯化铝铁主要作为生活饮用水、生产用水和工业污水(如含油污水、印染、造纸污水、钢厂污水等)处理的絮凝剂,以及高毒性重金属和含氟污水的处理等,此外,在精密铸造、制革等方面亦有广泛的用途。

印染废水处理

聚氯化铝铁可以替代传统分子铁盐和铝盐的混凝剂,相对传统混凝剂用量大,混凝效率低,有氯离子等残留易造成二次污染的特点,聚氯化铝铁用量小,对色度去除率高。

造纸废水处理

可以替代聚合氯化铝、硫酸铝等,用作混凝剂,还可以用作造纸污泥脱水,可以达到迅速絮凝沉淀的作用。

煤矿洗选

可用于洗煤尾渣离心分离,用在煤粉及煤泥的沉淀和过滤中, 可提高煤粉回收率和提高过滤速率。

电镀污水处理

聚氯化铝铁在电镀污水处理中可作混凝剂和破络剂,络合物主要是铜一氨络合物,其性质稳定,PH=11,难以与碱、聚氯等混凝剂直接发生沉淀反应,还可以用作中水回用。

纺织助剂

添加一些其他化学品可配制成化学浆料,用于纺织品上浆,可以提高粘着性,渗透性和脱浆的性能,使织品具有防静电性、减少上浆氯,减少胶浆斑,布机断头率和落物。

饮用水领域

聚氯化铝铁可以有效减少饮用水中的铝,还可以去除因供水管道腐蚀造成的细菌、浊度色度超标问题

聚氯化铝铁的常规给水处理工艺流程

常规给水处理工艺地表水处理的常规工艺为:混凝、沉淀.过滤、消毒,混凝是关键的先行工序,它所要处理的对象,主要是水中的胶体、悬浮物和微生物等。混凝效果对水处理的效果及成品自来水的水质起决定性作用,对水处理中的后续诸工序产生重要影响。图1为常规地表水给水处理工艺流程图。

聚氯化铝铁给水处理工艺流程图

聚氯化铝铁制备方法

絮凝剂聚合氯化铝铁制备工艺包括三氯化铝-三氯化铁工艺、三氯化铝-凝胶氢氧化铁-乙醇工艺、三氯化铝-三氯化铁-焙烧工艺、铝酸钙粉工艺、三氧化二铁-三氧化二铝-硫酸工艺和聚合氯化铝-三氯化铁工艺。

1、三氯化铝-三氯化铁工艺

(1)盐城师范学院(江苏省滩涂生物资源与环境保护重点建设实验室)王宝罗采用三氯化铝/三氯化铁/氢氧化钠工艺制备聚氯化铝铁晶体。

实验通过不同方法来制备聚氯化铝铁晶体,并进-一步研究不同n(AI):n(Fe)物质的量的溶液生成聚氯化铝铁晶体的条件。

实验条件包括n(AI) : n(Fe)=9 : 1、n(AI): n(Fe)=8 : 2、n(AlI) : n(Fe)=7 : 3、n(AI): n(Fe)= 6: 4、n(AI): n(Fe)=5 : 5、n(Al) : n(Fe)=4: 6和n(Al): n(Fe)=3 : 7。

研究证明,在碱化度为1.2 的条件下,n(Al):n(Fe)的反应物质的量比为7 : 3时,所得到的晶体最完美(经过 XRD表征),而聚氯化铝铁晶体相应的透射红外光谱的质量较差,仅在3853.37、3 738.24、3 501.55、 1 714.03、 1 700.04、 1 650.68、 1 538.84、1 513.37、 1 457.35和670.80 cm:'频率处发现几个吸收强度较大的吸收峰,而并没有对聚氯化铝铁晶官能.团吸收峰进行有效的归属研究。

透射红外光谱对于有机高分子物质结构的鉴别研究更为有效,而对于与无机物的结构研究,更适合采用衰减全反射红外光谱。

研究发现,采用最佳工艺制备的聚氯化铝铁晶体具有良好的净水能力,以模拟水样絮凝物沉降至一半高度所需时间计,其净化时间需为15 min时,优于其他工艺制备聚氯化铝铁所用净化时间(分别为16、17、18、19和22min)。

(2) 兰州交通大学化学与生物工程学院孔爱平等人采用三氯化铝-三氯化铁-氢氧化钠工艺制备聚氯化铝铁晶体。

以物质的量浓度均为1 mol/L 的三氯化铝和三氯化铁溶液为原料,在混合溶液中滴加氢氧化钠溶液,聚合4h,可制备聚氯化铝铁。

结果表明,经透射红外光谱分析,在900 ~850cm:1频率范围的吸收峰归属于聚氯化铝铁的Fe-OH- Fe面内弯曲振动模式(βrecOHrJ,而随着n(A13):n(Fe时)比例的增加,聚氯化铝铁/PreOHF对应的吸收强度则不断降低,透射红外光谱证实聚氯化铝铁中存在以羟.基桥连的铁和铝的聚合物。

因此,采用透射红外光谱研究聚氯化铝铁晶体结构,并不适合,得到的光谱质量较差,而衰减全反射红外光谱则是个很好的选择。

进一步研究了不同的n(A13): n(Fe2) (3 :5、5: 5、7:3、9:5、9:3、9:2和9: 1)、碱化度(0.5、 1.0、1.5、2.0和2.5)、聚氯化铝铁的加入量(6、10和50mg/D和黄河水pH值(2、4、6、8、10和12)对黄河水絮凝效果的影响。

实验发现,将聚氯化铝铁加入到500mL黄河水中,在n(A13) : n(Fe3t)为9 :2,碱化度为2.0,聚氯化铝铁的加入量为6 mg/L,黄河水pH值为6的条件下,浊度去除率达到99%以上;在黄河水中分.别加入6mg/L不同的絮凝剂,试样中絮状物沉降速率由快到慢依次为聚氯化铝铁、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁、三氯化铝;浊度去除率依次为99%、91%、 80%、66%、55%,

( 3)连吉化学工业有限公司陈红军采用三氯化铝/三氯化铁/氧化钙工艺制备聚氯化铝铁晶体。

制备聚氯化铝铁的最佳工艺条件:反应温度为70°C,反应时间为3h,铝铁比为6: 4,碱化剂用量由三氯化铁的用量而定mper:mca = 0.3。

自制废水絮凝试验实验结果表明,最佳絮凝pH值为6~7,最佳投加量为2 mL/ 30 mL污水,浊度去除率最高可达99.06%。

研究认为,采用三氯化铝-三氯化铁/氧化钙工艺制备聚氯化铝铁晶体,原料来源广泛,具有更大的应用研究价值。

2、三氯化铝-凝胶氢氧化铁_乙醇工艺

西安石油大学机械:工程学院李新义研究了一种制备聚氯化铝铁的新工艺。

该工艺以氯 化铁为原料新制凝胶氢氧化铁,再与三氯化铝在无水乙醇溶液中复合共聚生成聚氯化铝铁。考察了原料配比(其中,三氯化铝的量为0.1、 0.08、0.04和0.02 mol; 凝胶氢氧化铁的量为0.1、 0.12、 0.14、 0.16和0.18 mol) 和乙醇体积量(30、 40和40mL) 对产品制备及性能的影响,确定了最佳反应条件:三氯化铝物质的量为0.04mol,新制凝胶氢氧化铁的物质的量为0.16 mol,乙醇体积为40 mL。

与现有工艺过程相比,该工艺具有时间周期短、条件简单、产品纯度高和含盐量较少等优点。对产品进行了水处理实验,考查产品对废水浊度和COD的去除效果。结果表明,浊度去除率(88 %~ 95%)与COD的去除率(84%~91%) 都很高。

采 用凝胶法可以准备高质量的聚氯化铝铁,但该方法生产成本过高,要大量使用乙醇等有机溶剂,因此,只具有理论研究价值。

3、三氯化铝-三氯化铁-焙烧工艺

青岛科技大学赵春禄等人以氯化铁和氯化铝为原料用焙烧法制备了聚氯化铝铁,并考察了制备条件对聚氯化铝铁形态分布及其混凝效果的影响。

原料配比为[n(Al): n(Fe)=9: 1、n(AI): n(Fe)=7: 3、n(Al) : n(Fe)=5 : 5和n(Al) : n(Fe)=3 :7]、焙烧温度为(220、 240、 260和280 °C)、焙25min,熟化时间为4h,模拟给水处理混凝剂用量为9 mg.L'。

采用XRD对聚氯化铝铁的结构进行了研究。实验发现,没有出现特征峰,主要以无定形峰为主,因此,聚氯化铝铁可能是大分子无序物相。20~30 (° )2θ角内出现了多个衍射峰,是多个晶相(拜耳体石和水赤铁矿相、新三水氧化铝、三水铝矿)共存.特征。说明焙烧法合成的聚氯化铝铁为无定型结构,是多种晶体矿的混合物,聚氯化铝铁中的铝和铁是非均匀结构排列。

在此条件下制备的混凝剂聚氯化铝铁的混凝效果优于市售混凝剂PAC。

研究发现,采用焙烧法可以准备高质量的聚氯化铝铁,但该方法生产聚氯化铝铁需要煅烧,不但生产.成本过高,还有巨大的环保压力,因此该工艺路线只具有理论研究价值。

4、铝酸钙粉工艺

( 1)四川大学化学学院胡弘鲲等人采用铝酸钙粉-三氯化铁-盐酸-次氯酸钠工艺制备聚合氯化铝铁。

分别研究了最佳原料配比的选择(5:16、6:16、5:17、5.5:17、6:17、6.5:17和7:17)、碱基度(87.7%、 99.2%、 76.8%、 74.0%、 75.3%、74.0%和93.7%)、反应时间(60, 90,120 和150min)对絮凝性能的影响,pH值(4、 5、6、7、8、9、10、11和12)对聚氯化铝铁絮凝性能的影响、絮凝剂投加量(包括2、 4、6、8、10、12和14 mg/D对絮凝效果的影响。找出了最佳制备条件,并对其性能进行了考查。

结果表明,碱基度、pH值对聚氯化铝铁的絮凝性能有较大影响。当碱基度为75 %左右,水样的pH值为7~9时,该产品的絮凝性能最佳。

对成都某厂的印染废水和成都府南河某排污口生活废水进行应用研究。实验发现,对于印染废水,聚氯化铝铁 投加量为60 mgL时,COD的去除率达到82.5%,浊度去除率达到94.9%,而继续增加聚氯化铝铁,印染废水的COD的去除率及浊度去除率并没有显著增加;而对于生活废水,聚氯化铝铁 投加量为.20 mg/L时,COD的去除率达到70.7%,浊度去除率达到88.3%。显然为了进一步增加COD的去除率及浊度去除率,聚氯化铝铁投加量应该继续增加,遗憾的是相关实验作者并未完成。

(2)同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室潘碌亭等人采用铝酸钙粉-硫酸亚铁-盐酸-双氧水工艺,通过酸溶、氧化、聚合和熟化过程制备了聚氯化铝铁。

以高岭土悬浊液的除浊率为指标评价絮凝剂絮凝效果(投加量为80 mg/D,其中,选定反应时间(1.5、 2.0和2.5h)、反应温度(70、80和90 °C)、硫酸亚铁投加量(10、 12和14g)和盐酸投加量(200、300和400mL)4个因素进行试验,按照L(3)正交表数据实验。

实验结果表明,聚氯化铝铁的最佳制备条件:硫酸亚铁投加量为10g (以每100g 铝酸钙粉计)、盐酸投加量为400mL、反应温度为80°C、反应时间为2.5h;在此条件下制得的絮凝剂氧化铝质量分数为30.5%,全铁质量分数为1.2%。

进一步研究了氧化剂(高锰酸钾复合药剂)投加量(5、10、20、30、40、50和60mg/D和聚氯化铝铁投加量(80、 100、 150、 200、 250、 300、400和500mgD对于焦化废水中COD去除率的影响。

实验发现,当氧化剂投加量为10 mg/L时,聚氯化铝铁投加量为200 mg/L时,焦化废水中COD去除率可达70%,色度去除率可达63%,排水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的-级排放标准。

因此,采用铝酸钙粉工艺制备聚氯化铝铁,具有重要的应用研究价值。

5、 三氧化二铁-三氧化二铝-硫酸工艺

湖南科技学院生命科学与化学工程系邹龙生提出了一个制备聚氯化铝铁的新工艺。

以三氧化二铝和三氧化二铁为原料,在浓硫酸作用下,合成聚氯化铝铁。探讨三氧化二铝和三氧化二铁的最佳配比(其中,三氧化二铝为3.0g,三氧化二铁为0.1、0.3、0.5、0.7 和1.0g及其反应时间(5、10、15、20、30和40min)对产品性能的影响。

通过实验研究得出,三氧化二铁和三氧化二铝的最佳配比为1:10(质量比),反应时间为30min。COD。的去除率可达85.4%,透光率达到82.6%。

三氧化二铁1三氧化二铝 1硫酸工艺的主要原料来源于矿山,实际生产价值不大。

6、聚合氯化铝-三氯化铁工艺

浙江省阳县污水处理厂章小芬提出了聚合氯化铝/三氯化铁工艺制备聚氯化铝铁。

该工艺以聚合氯化铝(PAC) 为碱化剂,和Fe(II)溶液复合共聚生成聚氯化铝铁。

实验结果表明,考察原料配比(7 : 3、6:4和5: 5)、熟化温度(20、 30和40 °C)、熟化时间(1、2和3h)以及pH值(2.50、3.00和4.00)对产品性能的影响,确定了最佳的反应条件为n(AP):n(Fe2t)=5: 5、pH为4.00、熟化时间为3h、熟化温度为30 C。

考察聚氯化铝铁对废水(西 湖水和池塘水) COD和浊度的去除效果。实验发现,对于西湖水,当聚氯化铝铁添加量为25mg/L时,COD的去除率达到75%,浊度去除率达到85%;而对于池塘水,当聚氯化铝铁添加量为25mg/L时,COD的去除率达到95%,浊度去除率达到90%。

实验结果表明,聚氯化铝铁 对废水的COD的去除率与浊度的去除率都很高,而添加量为25 mg/L聚氯化铝铁适合的。

此工艺由于采用PAC为碱化剂,生产成本过高,并没有实际的生产价值。

聚氯化铝铁使用方法

因原水性质各异,应根据不同情况,现场调试或作烧杯试验,取得最佳使用条件和最佳投药量以达到最好的处理效果。

1、使用前,将产品按一定浓度(10-30%)投入溶矾池,注入自来水搅拌使之充分水解,静置至呈红棕色液体,再兑水稀释到所需浓度投加混凝。水厂亦可配成2-5%直接投加,工业废水处理直接配成5-10%投加。

2、投加量的确定,根据原水性质可通过生产调试或烧杯实验视矾花形成适量而定,制水厂可以原用的其它药剂量作为参考,在同等条件下产品与固体聚合氯化铝用量大体相当,是固体硫酸铝用量的1/3-1/4。如果原用的是液体产品,可根据相应药剂浓度计算酌定。大致按重量比1:3而定。

3、使用时,将上述配制好的药液,泵入计量槽,通过计量投加药液与原水混凝。

4、一般情况下当日配制当日使用,配药需要自来水,稍有沉淀物属正常现象

5、根据原生产用按:固体:清水=1/5左右,先混合溶解后,再加水稀释至含量2~3%的溶液即可。

下一个:聚合氯化铝铁