聚磷氯化鋁鐵的合成及應用

曹 健

(泰州職業技術學院，江蘇 泰州 225300)

無機絮凝劑目前常用的品種主要有鋁鹽和鐵鹽兩大類，例如聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等。無機絮凝劑從單一金屬離子向復合金屬離子進行發展，復合無機高分子絮凝劑具有更優異的絮凝效果。復合無機高分子絮凝劑具有比單一無機高分子絮凝劑更為良好的性能，它具有兩種或兩種以上的無機單一高分子絮凝劑的協同作用，能夠適合各類廢水的處理要求，混凝沉降效果比較好[1-2]。

聚磷氯化鋁鐵是以氯化鋁和氯化鐵為原料制備的鋁鐵復合絮凝劑，該絮凝劑是在鋁鐵復合絮凝劑的基礎上，適量引入磷酸鹽，通過磷酸根的增聚作用，使得聚磷類復合鋁鐵鹽中產生一類高電荷的帶磷酸根的多核中間絡合物[3]，更能顯著提高聚合氯化鋁鐵的沉降速度和絮凝能力，進一步提高復合型無機高分子絮凝劑的藥劑性能，增強了鋁鐵復合絮凝劑的絮凝效果。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗原料和儀器

鋁酸鈣(工業級、含Al2O3為50%)、高嶺土(工業級)、氯化鐵(C.P)、磷酸二氫鈉(C.P)。

250mL全玻璃回流裝置、六聯攪拌機、HH-2數顯恒溫水浴鍋、722可見分光光度計、PHS-25pH計。

1.2 聚磷氯化鋁鐵性能測試方法

絮凝性能的測試方法采用燒杯攪拌實驗法，模擬廢水混凝處理過程中的混合、絮凝和沉淀等工藝過程。將盛有一定量廢水的燒杯置于六聯攪拌機上，按不同的投加量投加絮凝劑。先快速攪拌，使絮凝劑快速分散到廢水中與水中膠體物質接觸，使膠體聚集形成絮凝體，攪拌速度120 r/min，時間1min左右，然后慢速攪拌，使小絮體相互碰撞形成較大絮體，攪拌速度30r/min，時間15min左右，然后使絮凝體靜置沉降15min，在燒杯中取出清液進行吸光度測定[4]，根據吸光度計算出濁度去除率。

2 聚磷氯化鋁鐵的合成

2.1 氧化鋁與氯化鐵最佳配比的確定

將一定量的酸鈣加入到三口燒瓶中，然后將鹽酸緩慢加入到燒瓶中，同時打開攪拌器，在溫度60OC時反應6h，制得氯化鋁。

按FeCl3∶Al2O3物質的量比為0.2∶1；0.3∶1；0.4∶1；0.5∶1分別稱取一定量的氯化鐵和氯化鋁加入到燒瓶中，反應一定時間后，60℃下保溫8h，生成含鐵量不同的聚合氯化鋁鐵。

利用上述得到的不同濃度的聚合氯化鋁鐵，分別配成質量濃度為0.5%的溶液，投加量分別為1,2,3,4,5mL。利用高嶺土模擬水樣進行廢水的絮凝杯罐實驗。根據吸光度計算出濁度去除率，實驗結果表明：隨著投加量的不斷增加，濁度去除率不斷增高，當投加量到4mL時，由四種配比制得的聚合氯化鋁鐵的濁度去除率基本上均達到較大值。當Al2O3∶FeCl3物質的量比為1∶0.4，投加量為5mL時，濁度去除率最高，達99.19%。

2.2 氧化鋁、氯化鐵和磷酸氫二鈉最佳配比的確定

按Na2HPO4∶FeCl3∶Al2O3物質的量比為0.15∶0.4∶1；0.2∶0.4∶1；0.25∶0.4∶1分別加入一定量的氯化鋁、三氯化鐵和磷酸二氫鈉，反應一定時間后，60℃ 下保溫8h。生成含不同磷量的聚磷氯化鋁鐵。

利用上述得到的不同濃度的聚磷氯化鋁鐵，分別配成質量濃度為0.5%的溶液，投加量分別為1，2，3，4，5mL。利用高嶺土模擬水樣進行水的絮凝杯罐實驗。根據吸光度計算出濁度去除率，實驗結果表明：隨著投加量的不斷增加，濁度去除率不斷增高，當投加量到4mL時，濁度去除率基本上均達到較大值。當Al2O3∶FeCl3∶Na2HPO4物質的量比為1∶0.4∶0.2，投加量為5mL時，濁度去除率最高，達99.65%。所以聚合氯化鋁鐵和磷酸氫二鈉的最佳質的量配比確定為Al2O3∶FeCl3∶Na2HPO4=10.4∶0.2。

3 聚磷氯化鋁鐵的應用

利用上述最佳條件下所得到的聚磷氯化鋁鐵和市售聚合氯化鋁，分別配成質量濃度為0.5%的絮凝劑溶液，投加量分別為6，10，14，18，22mL，利用印染廢水進行絮凝杯罐實驗，根據吸光度計算出濁度去除率。從實驗結果中可以看出，聚磷氯化鋁鐵的絮凝效果優于市售的聚合氯化鋁，當投加量達到14mL時，去濁率達到最高，聚磷氯化鋁鐵達97以上%，而聚合氯化鋁的投加量為18mL時，去濁率達到最高96%左右。

用上述實驗中最佳投加量，分別用聚合氯化鋁和聚磷氯化鋁鐵處理印染廢水，取上清液進行CODCr的測定。實驗結果如表1所示。

表1 處理前后廢水CODCr的去除率

表1中可以看出，在處理印染廢水時，聚磷氯化鋁鐵CODCr的去除率比聚合氯化鋁高，表明聚磷氯化鋁鐵的絮凝效果優于聚合氯化鋁。