净水处理剂-复合聚铁

1理化性能

在PFS(聚铁）生产基础上，加入少量改性剂，使羟基更易插入硫酸铁的网状结构中就可制得改性PFS,其盐基度和聚合度更高，絮凝沉降速度更快、药剂用量少、去除效率高、应用面广，絮凝效果大大优于普通的PFS。

改性聚斯品的碱度更宽，可以高达30%。

2工艺技术

例1：聚硅酸铝铁混凝剂

将粉煤灰在700°C左右焙烧，使其中的铝、硅转变为活性较大的无定形体，以浓度20%~25%盐酸为浸取液，浸泡1h,然后进行固液分离，铝进入液相，滤道中主要含Si02，活性较大，将滤渣与NaOH按一定比例送入高压反应釜中反应2~3h,硅进入液相，再进行道液分离，形成的硅酸钠溶液用酸调整pH值，使其生成聚硅酸，再按比例与铝盐溶液混合、揽拌、静置，即得聚硅酸铝铁混凝剂。

用粉煤灰制备聚硅酸铝混凝剂的工艺较简单，易于控制，用废物作原料，属再生资源开发，生产成本低、而产品附加值较高，是粉煤灰深加工利用的一个新途径。

例2：聚硅酸铝铁

用硅酸纳与硫酸中和制得聚硅酸溶液，再与硫酸铝、三氯化铁溶液反应，可以制得絮凝性能优良的聚硅酸铝铁絮凝剂。按A1/Fe=3:1,(Al十Fe)/Si02为1:1以及在20°C、pH值为5.5左右，Si02,2.5%的条件下制得的产品性能良好。

以硅酸钠、硫酸铝、三氯化铁为原料，将铝盐、铁盐引入聚硅酸溶液中，在制备过程中应首先考虑铝和铁在聚合反应中反应速度的差异，铁具有极强亲0H-的能力，能以非常快的速度聚合形成聚合物，而铝亲0H-的能力较弱，聚合反应进行慢，为使铁盐和铝盐能交叉共聚，制备过程中应先引入聚合铝而后引入铁制备出具有不同的Al/Fe/Si02摩尔比的聚挂酸招铁。

混凝实验方法是在快速揽拌下（200rpm)向500mL水样中加入一定量的混凝剂，继续快速揽拌3min后转入慢速搅拌（40rpm)12min,静置沉降12min后，取上清液测定水中的残余铝含量。

在一系列100mL水样中，分别投加不同量的稀硫酸或石灰乳、聚硅酸铝，控制揽拌速度和揽拌时间进行揽拌后，静置沉降，取上清液测COD(化学需氧量）值。COD测定采用催化快速测定法。

取1份100ml水样（原水COD值为2490mg/L),用石灰乳控制pH值为10.0,加入0.2mL混凝剂，用45rpm的速度搅拌15S,沉降不同时间后，测上清液的COD值。观察沉降时间对COD去除率的影响，随沉降时间的増加，COD去除率増大，但考虑工程实际的需要，选择沉降时间为15min。

例3聚磷硫酸铁（PFCS)

将硫酸亚铁样品用少量水溶解后，按一定质量比加入混酸，调整溶液至适宜温度，逐渐加入氧化剂，配料比为：m(FeS04,7H20):m(H2S04):m(HCI):m(KCIO)为17:1.6:1.2:1.2,反应完成后，保温1h,再自然冷却熟化8~24h,即得棕黄色黏稠状液态PFCS。

例4聚合氯化铝铁

以废铁屑或氧化铁与盐酸和氯气反应制得的三氯化铁为原料，采用中和法生产聚合氯化铁。即将碱性物质和稳定剂直接加入到三氯化铁溶液中，使其聚合、熟化制得聚合三氯化铁。

聚合氯化招铁（简称PAFC)作为无机高分子絮凝剂的一种，兼具了铝盐和铁盐两种絮凝剂的特点，具有比单独的铝盐或铁盐絮凝剂更优良的净水性能。

将一定配比的原料FeCl3.6H2O和1:1的盐酸混合在50ml的烧杯中，然后将烧杯置于100°C左右的水浴锅上搅拌反应2h。反应开始时，加入一定量的次氯酸纳溶液以氧化反应液中的Fe2+。反应过程中，适量加入少许去离子水，以控制反应液的体积。反应完成后，将产品静置一段时间，然后倾出上层液体，弃掉下层的不溶物，所得产品在熟化24h后，测定产品的A203含量，F203含量和碱基度。

例5复合聚铁

取一定量的FeS04.7H20于—烧杯中，加入适量的水、硫酸，水浴加热至60°C,边搅拌边滴加氧化剂直至完全，然后将温度升高到85°C,恒温一段时间，待溶液中的二价铁离子转化率为99%时，停止加热，冷却至室温后加入一定量NaOH溶液，陈化一段时间即得PFS絮凝剂。

聚铁絮凝剂一般是以工业硫酸亚铁或硫铁矿烧渣为原料，在一定的酸度条件下，以亚硝酸钠为催化剂，经氧化、水解、聚合等工艺制取。以废铁屑和硫酸亚铁为原料，在常温下可以合成液态聚合硫酸铁，通过在硫酸铁分子簇网络结构中引入一定量的其他化合物，可制备出混凝效果更好的复合絮凝剂聚氯硫酸铁和聚磷硫酸铁（PFCS和PPFS),将所制备的三种铁盐絮凝剂用于生活污水和印染废水的处理，可以取得较为满意的效果。

聚氯硫酸铁和聚磷硫酸铁为聚合硫酸铁的改性产品，其制备原理与聚合硫酸铁类似，是在聚铁的制备过程中置换聚铁的部分羟基，从而在铁原子间架桥形成多核络合物，提高聚合硫酸铁的絮凝速度和能力。

制备方法如下：废铁屑除去油污后，加入质量分数25%H4溶液，于水浴上加热溶解，趁热过滤。硫酸亚铁直接用水溶解，调整n(S02S04):n(Fe)为：1.25~1.30。在一定温度下逐次加入氧化剂KCl03,反应完成后，在室温下熟化1~2天，成品为红揭色油状液体。

PFCS制备：硫酸亚铁样品用少量水溶解后，按一定质量比加入H-HCl混酸，调整溶液至适宜温度，逐渐加入氧化剂反应完成后，保温，再自然冷却熟化8~24h,即得棕黄色黏稠状液态2S04PFCS。

PPFS制备：硫酸亚铁样品用少量水溶解，按比例加入硫酸和磷酸盐，在一定温度下加入氧化剂，反应完成后，室温下熟化24h,产品为红棕色黏稠状液体。

例6改性聚铁

聚铁的改性可以加以磷酸钠。采用聚铁与磷酸钠的配比为1:0.5,聚合磷硫酸铁的最佳反应温度为85°C,由于反应放热，不需外共热源可以在常温常压下利用反应所释放的热来完成反应。

例7聚硅硫酸铁

聚硅硫酸铁的制备方法是称取一定量的NaSi03,加入水使之溶解，配成NaSi03溶液，然后用硫酸调节至一定的pH值。在室温下活化一段时间，再加入硫酸铁陈化大约2h,得到红褐色液体产品PFSS,pH值为2左右。为保证每种配比的产品棘一§[,在制备过程中，使J队他沒03和硫酸铁的总质量固定。使PFSS的总体积保持一致。

例8聚合硫酸铝铁

采用强氧化剂硝酸铝作催化剂，在酸性条件和催化作用下，氧化、水解、聚合三个反应同时存在于一个体系中，相互影响，相互促进，使三步并为一步完成。因此，反应关键仍是寻找一种有效的氧化催化剂。采用一种新型、高效、无毒的催化剂，不仅可以加快反应速度，催化效果很好，反应可在半小时内完成，而且有助于产品复合硫酸铁铝的形成。缩短生产周期。由于复合了硫酸铝，因而大大提高了产品的盐基度，改进了产品的性能，提高了水处理效果。

在5000L的反应器中按原料配比，依次按比例加入硫酸铁55%、硫酸5%、硫酸铝2%、硝酸铝1.5%、水36.5%。以一定的流速通入空气并进行搅拌，反应时间不到1h,得到红棕色透明液体产品。

在反应过程中，硫酸用量增加，产品的盐基度下降，影响净水效果；硫酸用量减少，产品的盐基度增大，但不利于氧化反应的快速进行。硫酸与总铁的最佳摩尔比值为1.25:2。

全新的复合聚合硫酸铁铝（PFAS)的生产工艺，具有投资省、工艺简单、反应快、产品性能好等特点。反应可在常温常压下进行。