无机高分子絮凝剂聚合氯化铁的制备与应用
聚合氯化铁
聚合氯化铁聚合氯化铁是一种新型高效的无机高分子混凝剂，本产品选用铝矾土、盐酸或含铝酸盐、铝酸钙粉以先进工艺制成，具有良好的絮凝效果，价格低，其净水效果优于传统的硫酸铝和铁盐等普通无机盐类混凝剂，固体产品采用喷雾干燥技术，产品为淡黄色、黄色或褐色粉末。
化学特点1、水解速度快，水合作用弱。
形成的矾花密实，沉降速度快。
受水温变化影响小，可以满足在流动过程中产生剪切力的要求。
2、固态产品为棕褐色，红褐色粉末，极易溶于水。
3、可有效去除源水中的铝离子以及铝盐混凝后水中残余的游离态铝离子。
4、适用范围广，生活饮用水，工业用水，生活用水，生活污水和工业污水处理等。
5、用药量少，处理效果好，比其它混凝剂节约10-20%费用。
6、使用方法和包装用途以及注意事项同聚合氯化铝基本一样。
用途可用于源水净化及印染造纸、洗煤、食品、制革工业废水和城市生活污水的处理。
特别是对浊度的源水，工业废水的处理优与其他絮凝剂，对水中各种有害元素都有较高的脱除率，COD除去率达60-95%。
1．在石油、化工、造纸等工业上广泛用于污水的处理、油水分离、油田回注水的净化等。
2．它是工业污水、废水处理的理想药物，广泛用于冶金、电力、制革、医药、印染、化工等行业。
3．它是处理高氟水的理想药物.在化工、铸造、水泥、耐火材料等方面使用。
使用方法先将本品溶解成10%-30%的溶液，然后加水稀释至所需浓度。
投加的最佳PH 值为3.5-5.0，选择最佳PH值投加，可以发挥混凝的最大效益。
一般混浊水每100吨投加药剂0.5-2.0kg(5-20ppm)，原水浊度高时，投药量适当增加，浊度低时，投药量可以适当减少。
农村使用：可将药剂投入水缸内，搅拌均匀，静置，上清液即可使用，每50公斤加入木药剂l克左右。
如将本药剂和高分子絮凝剂结合使用，则效果更佳。
聚合氯化铁在废水处理中的应用
聚合氯化铁在废水处理中的应用摘要：目前随着经济的发展，水体污染情况日益严重，聚合氯化铁作为絮凝剂的一种在废水处理中具有投资小、见效快的特点，在废水处理中的适用范围特别广。
本文在聚合氯化铁的制备的基础上，对聚合氯化铁在印染废水、生活污水处理等方面的应用进行了详细的探讨。
关键词：聚合氯化铁；制备；废水处理聚合氯化铁是絮凝剂的一种，是一种新出现的高效絮凝剂，具有投资小、见效快的特点。
随着水体污染程度的增加，水体处理的难度也在增加，聚合氯化铁的应用有效的降低了被污染水体的处理难度，尤其是在印染废水和生活废水的处理方面具有重要的意义[1]。
一、聚合氯化铁的优点聚合氯化铁作为一种新型的絮凝剂在处理废水的过程中具有以下特点：第一，聚合氯化铁在水中的溶解速度比较快，水合作用比较弱。
反应之后形成的矾花比较密实，沉降速度比较快。
同时聚合氯化铁的应用受水温的影响比较小，对在流动过程中形成的剪切力比较容易满足。
第二，适用范围广。
聚合氯化铁可以在工业用水、生活污水、生活用水和工业污水处理中应用，可以有效的将废水中的铝离子和游离态铝离子进行过滤和去除，有效的实现各种废水的处理[2]。
第三，聚合氯化铁在使用的过程中的使用量比较少，但是对水体的处理效果比较好，相对于其他的混凝剂来说，使用聚合氯化铁来进行水体处理可以节约10%-20%左右的费用。
二、聚合氯化铁的制备本文用来制备聚合氯化铁的原料是钢铁盐酸酸洗废液与废铁屑，具体的制备方法有两种，分别是：（一）氧气氧化法来制备聚合氯化铁使用氧气氧化法来制备聚合氯化铁的过程如下：在反应塔中加入含有氯化亚铁的废酸液，在反应塔的塔顶加入亚硝酸钠催化剂，然后在塔底通入氧气，同时加入稳定剂。
在反应的过程中将温度控制在40摄氏度——90摄氏度，从而保证络合物能够进行有效的分解。
在这个过程中由循环泵来保证液体在反应塔与贮罐之间的循化，从而保证亚铁氧化过程的连续性，保证氧化过程不会中断，直到被完全氧化。
聚合三氯化铁
聚合三氯化铁一、概述聚合三氯化铁是一种重要的无机高分子材料，具有广泛的应用领域。
它由三氯化铁和水反应生成，具有良好的凝胶性能和稳定性。
在工业生产中，聚合三氯化铁被广泛用于水处理、纺织染色、制革等领域。
二、制备方法聚合三氯化铁的制备方法主要有两种：直接法和间接法。
1. 直接法直接法是将三氯化铁和水混合反应得到聚合三氯化铁。
其反应方程式为：FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HClFe(OH)3 → FeO(OH) + H2O2FeO(OH) → Fe2O3 + H2O在实际操作中，通常将固体三氯化铁加入到水中，并搅拌使其充分溶解。
然后将溶液加热至80℃左右，加入一定量的碱（如NaOH或NH4OH）进行沉淀反应。
沉淀后，通过过滤、洗涤、干燥等工艺步骤得到聚合三氯化铁产品。
2. 间接法间接法是将铁盐和氢氧化钠混合反应得到羟基铁酸钠（NaFeO2）。
其反应方程式为：FeSO4 + 2NaOH → Na2SO4 + Fe(OH)2Fe(OH)2 + 1/2O2 + NaOH → NaFeO2 + H2O然后将羟基铁酸钠与三氯化铁混合，加热反应生成聚合三氯化铁。
反应方程式为：NaFeO2 + FeCl3 → Fe4[Fe(CN)6]3 + 3NaCl在实际操作中，通常将羟基铁酸钠和三氯化铁按一定比例混合，并加入一定量的碱（如NaOH或NH4OH）进行沉淀反应。
沉淀后，通过过滤、洗涤、干燥等工艺步骤得到聚合三氯化铁产品。
三、性质聚合三氯化铁是一种黑色或褐色的固体，具有良好的溶解性能和凝胶性能。
它在水中形成悬浮液，可以与各种离子和有机物结合形成络合物。
它的分子结构由四个六配位的亚铁离子组成，其中心离子为四价的高铁离子。
四、应用聚合三氯化铁具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1. 水处理聚合三氯化铁是一种常用的水处理剂，可以用于污水处理、饮用水净化、工业废水处理等领域。
它可以与有机物和重金属等污染物结合形成沉淀物，从而达到净化水质的目的。
聚合氯化铁的性能和用途
合成时首先将含有氯化亚铁和盐酸的混合液加入贮罐中，并补加一定量的稳定剂。在反应塔顶部引入氯化铁溶液和亚硝酸钠，在反应塔底部引入氧气，溶液流经填料表面时，使气液充分接触，达到氧化氯化亚铁的目的。反应过程中通过循环泵的作用保持液体在填料反应塔和贮罐之间不断循环，使亚铁不断氧化，直至亚铁完全氧化。反应过程中保持溶液的温度在40～90℃范围内，以利于络合物的分解。这种方法与以前介绍的反应塔法生产聚合硫酸铁的方法基本相同。聚合氯化铁指标：Fe3＋为8%～13%，盐基度为6%～12%，Fe2＋≤0.1%。
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如果以盐酸和铁屑生产聚合氯化铁，生产成本较高，如果以废盐酸或盐酸酸洗废液为原料时，成本相对来讲要低一些，另外也可以采用氯气—氧气联合氧化的方法，先用氯气氧化一部分亚铁离子，再用氧气氧化剩余的亚铁离子，这样进一步降低成本。目前，国内很多生产聚合硫酸铁的设备进行一定的改造，就可以生产聚合氯化铁。
复合无机高分子絮凝剂聚硅氯化铁-PFSi的研究
无机高分子絮凝剂作为一种新型的水和污水处理试剂，从上个世纪六十年代开始，在全球范围内发展迅速[1，2]。
由于它相对于传统的铁盐和铝盐絮凝剂具有价格便宜和絮凝效率较高的优势，在许多国家得到了不同程度的研究。
经过几十年的发展，现阶段的研究热点主要是复合型无机高分子絮凝剂的开发研制，其中以铁硅、铝硅为重要研究对象[3，4]。
虽然铝系絮凝剂因其良好的絮凝效率和相对成熟的制造工艺，成为生活污水和生产污水处理中应用最广、市场占有率最大的絮凝剂类型，但是因为处理后水体中残留的铝离子在进入人体后会产生生物累积现象，造成人体的智力发育缓慢等健康疾病，铁系絮凝剂作为一种高效廉价安全的替代品，引起了越来越为广泛的关注。
但是传统的铁系絮凝剂如聚合硫酸铁、聚合氯化铁处理后的水体铁离子残余量较高，引起水体的“返黄”现象，为解决以上问题，近年来复合型铁系絮凝剂的研究进展较快。
本文在聚合氯化铁的基础上添加不同比例的活性硅酸以制备不同性状的聚硅氯化铁，并研究比较其絮凝效率，利用Fe-Ferron比色法进行形态表征，对聚硅氯化铁的制备进行了初步的探索。
该样品絮凝效率较高，且较好的解决了水体“返黄”现象。
1 实验部分1.1 仪器与试剂恒温磁力搅拌机(HJ-3型)，721分光光度计，智能型六联混凝搅拌机(MY3000-6D型)，数字浊度计(WGZ-1型) 。
FeCl3·6H2O，Na2SiO3·9H2O，NaHCO3， CH3COONa，Ferron 试剂，硫酸皆为AR级试剂。
1.2 聚硅氯化铁（PFSi）的制备方法活性硅酸的制备：在磁力高速搅拌的条件下，于一定量的稀盐酸中缓慢滴加浓度为0.2 mol/L的Na2SiO3，至一定pH时(利用精密pH试纸测定)，用氟硅酸盐容量法标定其硅含量。
PFSi的制备：在磁力高速搅拌的条件下，按照一定的Fe/Si比，在浓度为1mol/L的FeCl3中缓慢加入活性硅酸，全部混合后继续搅拌熟化一定时间，然后在剧烈搅拌的情况下按照一定的碱化度(B值)，用微量滴定管缓慢加入一定量浓度为0.5mol/L的NaHCO3，全部混合后继续搅拌熟化0.5 h，共制备出1#～5#五种样品。
钢管酸洗液制作聚氯化铁的方法与应用
由以上对 Ｐ Ｃ与 Ｐ Ｓ处理效果 的对 比可 以看 Ｆ Ｆ 出 ，Ｆ Ｐ Ｃ在 饮用 水 处 理 和 污 水 处理 中都 有 一定 的优 势。
４ 结束 语
Ｐ Ｃ要 比 Ｐ Ｃ少投加 １ ％。 Ｆ Ｆ ５
用 。传统工艺是将废酸与铁屑混合反应生成氯化铁
溶 液 ， 经初 步 加 工 后 制 成 剂 。但 是 由 于此 种 再 昆凝
氧化反应是整个反应过程中的主反应 ，ｅ １在 ＦＣ：
强 氧 化 剂作 用 下 ， 速 氧 化 成 ＦＣ 水 解 反应 是 在 迅 ｅ １； 氧化反 应 的基 础上 进行 的 ， 氧化 过 程 中产 生 的 Ｆ¨ ｅ 与 Ｏ 发 生水 解 反 应 ， 生 溶 解 态 的聚 合 铁 离子 ； Ｈ一 产 聚合反 应是 整 个 反 应 的最 终 反应 ，ｅ 在强 氧化 剂 Ｆ
［］ ３ 李新 民．Ｐ Ｃ在 水 处 理 中 的应 用试 验 ［ ］ 化 工 环保 ， Ｆ Ｊ．
２０ ０４， ２４： ６５ —３６ ３ ７．
［］ ４ 李风亭 ， 刘遂 庆．无 机 高分子 混凝剂 聚合氯化 铁 的合 成
方法 工业水处理 ，９ ９ １ （ ） ２ ２ ． １９ ，９ ６ ：６— ７
无机高分子絮凝剂是 一种新 型高效水处理剂 ， 聚合氯化铁又称碱式氯化铁 （ Ｆ Ｏ ｎ １ ） ［ ｅ（ Ｈ） Ｃ ］ ， 一 是一种新型高效水处理剂 ， 比传统 的水处理剂具 它
好 ， 毒无 害 ， 可应 用于 污水 处理 和生 活饮用 水 的 无 还
净化 引。
另外 ， 聚合氯化铁在制备过程中存在一个特点 ： 随着盐基度的增高 ， 产品稳定性差 ， 在低温或短时间 存放后易凝结成胶状 ， 而本 研究探索采用稳定氧化 法来制备的聚氯化铁 ， 具有盐基度高、 稳定性好的优
聚合氯化铁的制备及其絮凝效果
聚合氯化铁的制备及其絮凝效果卢大鹏;王晓凤;黄雯琦;庄田;李庆新【摘要】以赤铁矿和工业盐酸为原料,采用盐酸酸浸和加碱聚合等方法制取聚合氯化铁絮凝剂(PFC),将其用来处理造纸废水,并与市售聚合氯化铁和碱式氯化铝絮凝剂进行比较.结果表明,在碱化度为2∶1、聚合温度为40℃、陈化时间为24 h时,自制聚合氯化铁絮凝剂对造纸废水具有较好的处理效果;投加量为1.4 mL/L时,造纸废水的浊度降低了99％,化学需氧量(COD)降低了69.55％,优于市售絮凝剂对造纸废水的处理效果;且三种絮凝剂用量相同时,自制的聚合氯化铁絮凝剂形成絮体的速率和沉降速率都较快.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2014(025)001【总页数】4页(P72-75)【关键词】聚合氯化铁;碱化度;造纸废水;赤铁矿【作者】卢大鹏;王晓凤;黄雯琦;庄田;李庆新【作者单位】武汉工程大学环境与城市建设学院,湖北武汉430074;湖北省赤壁市环境监测站,湖北赤壁437300;武汉工程大学环境与城市建设学院,湖北武汉430074;武汉工程大学环境与城市建设学院,湖北武汉430074;武汉工程大学环境与城市建设学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】X705随着我国经济的飞速发展，各个行业对纸张的需求与日俱增，促进了造纸业的迅猛发展. 造纸工艺中制浆等工艺过程中产生大量的造纸废水排入水体将严重危害水生动植物的生存环境，降低水资源的利用价值. 造纸废水排放量较大，约占工业废水排放总量的1/6，且COD和悬浮物(SS)含量高、纤维状悬浮物多、颜色较深、含有二价硫通常伴有硫醇类恶臭气味，处理较为困难；此外，脱墨剂等物质的添加进一步增大了造纸废水处理的难度. 迄今为止，造纸废水引起的水环境污染仍未得到很好的解决，其难点在于造纸废水的成分越来越复杂，尚没有适宜的高效絮凝剂[1-4].目前针对造纸废水处理的高效无机絮凝剂主要有铝系和铁系两大类. 铝离子和铁离子均可用作偶联金属离子，但铝系絮凝剂具有残留毒性效应，且低温时其除浊能力大大降低；铁系絮凝剂不但具有较高的Zeta电位，而且分子量较大，具有较强的吸附架桥能力，聚合氯化铁(PFC)在水处理过程中形成的絮体密实，沉降速率快，能够有效的处理废水. 然而，PFC至今尚未大规模使用，其原因可能在于其中铁的氯化物稳定性较差，易沉淀脱稳导致失效[5]. PFC可以由酸洗废液和钢铁炼渣作为原料生产得到，但由于其中含有大量杂质，且制备的PFC浓度较低，提纯和浓缩的过程增加了生产成本.赤铁矿中含有少量的磷元素，反应过程中可以生成亚磷酸盐，起到稳定剂的作用；赤铁矿含铁丰富，用工业盐酸浸出后全铁含量约12%，达到国家对水处理剂规定的标准；钙、锰、铜和锌等金属元素含量较少,其中的非金属元素基本不参与浸出反应，对絮凝效果的影响较小；自制的聚合氯化铁纯度和浓度都较高；本文作者采用赤铁矿和工业盐酸制取聚合氯化铁(PFC)，其原料来源广泛，价格低廉，且符合清洁生产和可持续发展的要求，具有较好的经济效益、社会效益和环境效益. 同时对聚合氯化铁处理造纸废水的絮凝效果进行了研究，并与市售絮凝剂的废水处理效果进行了比较.1.1 试剂和仪器蒸馏水、赤铁矿、工业盐酸、造纸废水和NaOH等；CJJ-931(HJ-6A)数显六联磁力搅拌器，PHS-3C pH计，TA6-1程控混凝试验搅拌仪、HH-6化学耗氧量测定仪、WGZ-200浊度仪等.1.2 聚合氯化铁的制备将赤铁矿磨成150目的细粉；取一定量的赤铁矿加入四口烧瓶中，并加入8mol/L的工业盐酸(控制浸出时的液固比为2∶1)，在40 ℃加热搅拌的条件下反应3 h，得到的浸出液为全铁含量约为12%的三氯化铁溶液；将得到的三氯化铁溶液静置沉淀，取上清液，在加热搅拌的条件下，按碱化度为2∶1的比例加入一定量3 mol/L的NaOH溶液，搅拌均匀后室温下陈化24 h，即得到全铁含量约为11%的聚合氯化铁絮凝剂.1.3 絮凝效果评价使用程控混凝试验搅拌仪进行混凝实验，温度设定为室温. 分别将适宜碱化度、聚合温度和陈化时间下制取的聚合氯化铁等剂量加入到造纸废水中，通过程控混凝试验搅拌仪进行混凝实验，利用快速消解法测定处理后造纸废水的COD，用浊度计测量浊度，观察自制聚合氯化铁絮凝剂对造纸废水处理的效果.COD以质量浓度计，单位mg/L，其计算公式如下：式中：c是硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L；V0是滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液体积，mL；V1是滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液体积，mL；V是水样的体积，mL；8 是氧(1/2 O)的摩尔质量，g/mol；COD去除率以百分比计，其计算公式如下：式中：COD1是处理前化学需氧量的数值，单位mg/L；COD2是处理后化学需氧量的数值，单位mg/L.浊度由浊度计直接读出，浊度去除率以百分比计，计算方法如下：大量研究结果表明，混凝实验效果主要受聚合温度、陈化时间、絮凝剂种类、絮凝剂浓度和絮凝剂投加量等因素的影响[6]. 因此将系统考察上述因素对废水处理效果的影响.2.1 聚合氯化铁的适宜碱化度分析在室温条件下，分别取500 mL造纸废水，将制取的不同碱化度的聚合氯化铁等量加入到造纸废水中，通过程控混凝试验搅拌仪进行混凝实验. 经测定，造纸废水原水pH约为7，COD约为1 500 mg/L，浊度仪的检测限为2 000 NTU. 不同碱化度的聚合氯化铁对造纸废水处理COD和浊度的去除情况如图1所示.由图1可以看出，碱化度不同，聚合氯化铁对造纸废水的处理效果也不同. 碱化度的变化对COD去除率和浊度去除率均有较大的影响. 当碱化度为2∶1时，聚合氯化铁对造纸废水的处理效果较好，COD去除率为69%，浊度去除率高达99%以上；随着碱化度的增加，浊度去除率反而降低. 这是因为，碱化度的过度增加会破坏Fe(OH)3胶体的稳定性，使较多的铁在溶液中以Fe3+的形式而非Fe(OH)3胶体的形式存在，从而使得在混凝沉淀的时候铁有较高的溶出率，降低了混凝效果[7-8].2.2 聚合氯化铁的适宜聚合温度分析取等量的三氯化铁溶液置于六联磁力搅拌仪上，在不同的温度下同时缓慢滴加等量的3 mol/L的NaOH溶液，快速搅拌条件下反应3 h，反应结束后陈化一定时间，制得不同聚合温度的聚合氯化铁. 不同聚合温度下聚合氯化铁对造纸废水处理COD和浊度的去除情况如图2所示.由图2可以看出，聚合温度不同，聚合氯化铁对造纸废水的处理效果也不同. 随着温度的升高，聚合氯化铁对造纸废水处理的效果逐渐提高，但当温度达到40 ℃以后，其处理效果逐渐变差，这是由于过高的温度破坏了聚合氯化铁的稳定性，使原来已经聚合的聚合氯化铁发生分解.2.3 聚合氯化铁的适宜陈化时间分析取等量碱化度为2∶1，聚合温度为40 ℃的聚合氯化铁在相同条件下分别陈化不同的时间. 不同陈化时间下的聚合氯化铁对造纸废水处理COD和浊度的去除情况如图3所示.由图3可以看出，陈化时间不同，聚合氯化铁对造纸废水的处理效果也不同. 随着陈化时间的增加，聚合氯化铁对造纸废水的处理效果逐渐提高；当陈化时间超过24 h时，其处理效果逐渐变差. 这是由于聚合氯化铁本身稳定性较差，在没有稳定剂的条件下难以长时间存放. 为使聚合氯化铁能够长期具有良好的絮凝效果，聚合时可加入少量柠檬酸等作为稳定剂.2.4 絮凝效果在室温条件下，分别取500 mL造纸废水，选择制备的碱化度为2∶1、聚合温度为40 ℃、陈化时间为24 h的聚合氯化铁溶液和市售絮凝剂按一定的体积加入到造纸废水中，通过程控混凝实验搅拌仪进行混凝实验. 不同絮凝剂对造纸废水COD及浊度去除情况如图4和图5所示.通过自制聚合氯化铁和市售絮凝剂对COD和浊度去除率的比较可知，自制的聚合氯化铁对造纸废水的处理效果优于市售絮凝剂. 随着使用量的增加，市售絮凝剂和自制聚合氯化铁对造纸废水的COD和浊度的去除效果均比较明显，但是自制的聚合氯化铁更加稳定，在投加量较低的时候即可达到较好的处理效果；当投加量达到1.4 mL/L时，造纸废水的浊度去除率均可达到94%以上. 但是当加药量达到一定数量时，絮体较小，沉淀缓慢，且出现“返浑”现象. 这可能是因为开始少量滴加絮凝剂的时候，吸附架桥和网捕作用占主导地位，使得絮体很快形成，并相互聚集成大的絮体而沉淀下来；随着投加量的增大，电中和作用占主导地位，使原来已经脱稳的胶体颗粒重新带上正电荷而复稳，从而使处理后的造纸废水“返浑”，浊度增加. 絮凝剂的混凝沉淀是一个复杂的过程，其中吸附架桥、网捕和电中和等作用之间的关系及其占主导地位的时间还需要进一步的探究[9-14].结论：本文以赤铁矿和工业盐酸为主要原料，通过酸浸、澄清或过滤、加碱聚合和常温陈化等过程制取聚合氯化铁. 得到全铁含量约为11%的聚合氯化铁絮凝剂，达到国家对水处理剂标准的要求. 与市售絮凝剂相比，自制的聚合氯化铁原料来源广泛，成本降低了20%～30%.实验结果表明，当碱化度为2∶1、聚合温度为40 ℃、陈化时间为24 h时，聚合氯化铁絮凝效果最佳.将自制的聚合氯化铁与市售的絮凝剂进行了比较，通过比较发现，在有效成分低于市售絮凝剂的情况下，自制的聚合氯化铁对造纸废水COD和浊度的去除效果均优于市售絮凝剂. 自制聚合氯化铁投加量为1.4 mL/L时，造纸废水的浊度下降了99%，化学需氧量下降了69.55%.【相关文献】[1]张璇, 姜红雷. 造纸废水治理技术的研究进展[J]. 工业水处理, 2009, 27(1): 8-11.[2]张玉仙, 姚芳, 杜书田, 等. 造纸废水治理技术进展[J]. 天津造纸, 2008(1): 20-23.[3]刘存海, 王廷平. 造纸黑液处理技术的研究[J]. 黑龙江造纸, 2006(4): 12-15.[4]马丽丽, 解庆林, 王敦球, 等. 纸浆造纸中段废水的混凝处理[J]. 桂林工学院学报, 2006, 26(2): 247-249.[5]张瑜, 任福民, 张琼. 聚合氯化铁复合型絮凝剂的性能比较研究[J]. 工业用水与废水, 2007, 38(1): 73-77.[6]常青. 水处理絮凝学[M]. 北京:化学工业出版社, 2003.[7]马宇峰, 顾玲. 几种无机高分子絮凝剂对造纸综合废水的处理[J]. 中国造纸, 2009, 28(5): 33-36.[8]米海蓉, 崔海. 聚合氯化铁(PFC)混凝性能的研究[J]. 应用能源技术, 2006(6): 5-7.[9]杨晓霞, 华涛, 周启星, 等. 水处理复合絮凝剂的研究及应用进展[J]. 水处理技术, 2007, 33(12): 11-18.[10]徐海宏, 李满. 复合絮凝剂在废水处理中现状和发展方向[J]. 煤炭工程, 2006(11): 58-60.[11]EBELING J M, WELSH C F, RISHEL K L. 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无机高分子絮凝剂的制备及其应用研究进展
作者简介：张彦丽 女 土木工程系李增足 男 工学硕士 土木工程系副教授1张彦丽 李增足[文章摘要] 目前，水污染问题日趋严重，水处理问题也变得越来越严峻，絮凝沉淀法作为一种成本较低的水处理方法被广泛采用[1]。
其水处理效果的好坏很大程度上取决于絮凝剂的性能，絮凝剂是絮凝法水处理技术的核心[2]。
目前，在我国絮凝剂市场上，无机高分子絮凝剂占絮凝剂总产量的80％[1]。
本文主要回顾了无机高分子絮凝的制备及其应用研究进展情况。
[关 键 词] 无机高分子絮凝剂 制备 应用 进展 1.概述1.1无机高分子絮凝剂的发展状况无机高分子絮凝剂(IPF)是1960年后发展起来的新型絮凝剂[3]。
20世纪60～70年代日本先后研制开发了聚合氯化铝和聚合硫酸铁生产工艺技术。
我国无机高分子絮凝剂始于上世纪70年代。
70年代初，汤鸿霄等[4]先后利用废酸、废碱创建酸、减溶铝灰法制备聚合氯化铝工艺，随后又建成煤矸石法制备聚合氯化铝生产厂，推动了我国聚合铝絮凝剂产业发展。
90年代初，盐酸热压溶一步法与喷雾干燥法制备高品位固体聚合铝絮凝剂的现代生产工艺技术在唐山实施，该工艺的实施极大地改变了我国聚合铝生产工艺水平落后状况，使我国聚合铝生产工艺及品质在90年代初达到了国际先进水平[5]。
无机高分子絮凝剂（IPF ）比传统混凝剂如硫酸铝、氯化铁等效能更优异，而比有机高分子絮凝剂（OPF ）价格低廉。
现在它成功地应用在给水、工业废水以及城市污水处理的各种流程，包括前处理、中间处理和深度处理中，逐渐成为主流絮凝剂，被称为第二代无机絮凝剂[3]，近年来在我国得到迅速发展，其中聚合氯化铝是当前产量最多、应用范围最广泛的品种，并衍生出多种系列复合型无机高分子絮凝剂[4]-[5]。
1.2无机高分子絮凝剂的分类无机高分子絮凝剂可分为阳离子型、阴离子型和复合型三大类[6]。
其中阴离子型无机高分子絮凝剂主要有活化硅(AS)和聚合硅酸(PS)两类[7]，因其有性质不稳定，储存中能自行聚合，只能使用时临时配制等特点，限制了这类絮凝剂的应用；阳离子型无机高分子絮凝剂主要为聚铝类和聚铁类絮凝剂，包括聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)等；复合型无机絮凝剂是在聚铝或聚铁阳离子型无机高分子絮凝剂中引入硅酸、SO 42－、PO 43－等阴离子或铝铁共聚所得的复合型絮凝剂，兼具铝、铁絮凝剂和阴离子型絮凝剂的优良性能，具有碱化度高、聚合度大、有效成分含量高、矾花密度大等优点[1]。
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4 聚合氯化铁在水处理中的应用
4.1 低浊度水处理 低浊度水一般是指浊度在30度以下的江河、水库水。
卢素焕报道制备聚合氯化铁的方法是将定量的 FeCl3·6H2O（分析纯）置于瓷坩埚中后放入高温炉中， 控制温度为280℃～320℃，保持一定时间，取出并冷却 至室温，加入适量去离子水，充分搅拌成软固体物即为 PFC。通过实验得出：PFC的碱化度在30%左右时，可 得到最佳的絮凝效果。为此，他们选取的最佳制备条件 是控制温度在320℃左右，分解时间为10min。
技术与工程应用
HCl NaNO� HTeNcOh�nolNogayC&l Eng�ineering Application
HCl HNO� FeCl� FeCl� NO H� O �
39
�NO O� �NO�
HCl HCl �NO
H总O�N�N�aFOHN反e�OCC��lFNl应eO�C� 式lHN�NOO�为���Fe：N�CnalFC��elHCCNllO��HO��O�Fe� �CFl�e� �
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�FeCl�李 �凤� 亭n�H等Cl 人O�较 早�Fe地� �O研H � �制Cl出����了 ��利� �用�H�废O 酸液制备聚合氯
化铁的工艺，该工艺流程见下图催：化剂
4.2 合成洗涤剂废水处理 合成洗涤剂厂排放的废水中主要含有烷基苯磺酸
钠（简称LAS）、苯、油类、酸碱和盐类等，对水体造 成了严重的污染。蒋忠锦等人通过大量的试验，得出 PFC在处理合成洗涤剂废水方面的效果良好，COD、 LAS的去除率均可达到90%以上。他们确定的最佳工艺 条件是：高浓度、低浓度洗涤废水的最佳投加量分别为 300～500ppm、200～300ppm。使用的聚合氯化铁最佳 的碱度值在0.1～0.4之间。适应的pH范围宽，当废水 pH在4～10之间时，均能达到良好的处理效果。 4.3 印染废水处理
氧气是一种成本较低的氧化剂，若采用其作为亚铁 离子的氧化剂，可大幅度降低成本。氧化法反应机理 如下：
HCl NaNO� HNO � NaCl � HCl HNO� FeCl� FeCl� NO H� O � �NO O� �NO� �HCl NO � �FeCl� �FeCl� NO H�O � �FeCl� �� n�HCl O� �Fe� � OH � � Cl���� ��� ��H�O
92.8
-
92.5
-
由表2可以看出，用聚合氯化铁处理印染废水， COD的去除率最高可达77%，色度去除率为82.5%，SS去 除率为90.45%，而用710铝铁复合絮凝剂处理印染废水 COD，去除率为70.5%。因此从COD的去除率上来看，在 印染废水处理方面，聚合氯化铁是比较理想的混凝剂。
的影响，它随溶液酸量的降低而降低。最佳条件是选择
初始酸含量在0.2～0.6mol/L之间，用于调整碱化度的
酸在氧化剂之后加入；氧化剂的形式用溶液最好，投加
速度为1～6.5mmol/min。
专利CN1266819A介绍了利用盐酸钢铁酸洗废液制备
聚合氯化铁絮凝剂及其生产工艺。该生产工艺的特征为：
�
� �
催化剂
氯化亚铁溶液
氯化亚铁溶液
反应塔
反应塔
溶液贮罐
溶液贮罐
循环泵
氧气
氧气
�
利用废酸液制备聚合氯化铁的工艺流程图
该合成方法是将含有氯化亚铁的废酸液通入反应
塔，在塔顶加入亚硝酸钠催化剂，在塔底不断通入氧气
作为氧化剂，同时加入一定量的稳定剂。温度控制在
40℃～90℃，以利于络合物的分解。循环泵的作用是保
持液体在填料反应塔和贮罐之间不断循环，使亚铁不断
38 技 术 与 工 程 应 用 Technology & Engineering Application
无机高分子絮凝剂 聚合氯化铁的制备与应用
白强
(苏州高新区环境保护局，江苏 苏州 215011) 摘■要:综述了分别以氯化铁、硫铁矿烧渣和酸洗废液为原料制备无机高分子絮凝剂聚合氯化铁的方 法，以及其在低浊度水、合成洗涤剂废水和印染废水等水处理方面的应用。指出了聚合氯化铁絮凝剂在制 备及应用上的发展趋势。 关键词:絮凝剂;聚合氯化铁;水处理;酸洗废液 中图分类号:TQ314.253 文献标志码:A 文章编号:1006-5377（2009）02-0038-04
指标名称 聚合氯化铁
表2 印染废水处理结果
加入量 COD去除率 色度去除率 SS去除率
(mg/L) （%）
（%）
（%）
3
75.8
87.5
88.92
4
74.7
87.5
88.24Βιβλιοθήκη 57782.5
90.45
处理后 pH 7～8
710铝铁
3
—
100
复合混凝剂
4
70.5
100
注：原水COD378.5mg/L，SS469.5mg/L，pH=12。
0.55，用NaNO2作催化剂，通入氧气充分氧化，反应 温度为15℃～70℃，压力500～800kPa。制成的产品为
黄褐色粘稠液体，Fe2O3含量（质量百分比）14.6%～ 15.4%、Fe2+<1.0g/L、盐基度＞5.5%，经过试验，该
产品对废水处理有良好的效果。
3.2 氯酸钠氧化法
氧化聚合原理：
PFS投量 (mg/L)
投加PFS后 剩余浊度（NUT）
13.0
2.0
13.6
2.6
19.5
1.3
20.4
2.4
26.0
0.7
27.2
1.4
32.5
0.7
34.0
0.7
注：原水浊度为4.0NUT，PFC与PFS絮凝剂浓度均为2.2mol/L。
由表1可以看出：通过聚合氯化铁与聚合硫酸铁的 对比性试验，在相同剂量时，使用聚合氯化铁，絮凝效 果可提高20%～50%，而要处理到相同的浊度时，可节 省药剂20%～30%。
中国环保产业 2009.2
2 用硫铁矿烧渣制备聚合氯化铁
硫铁矿烧渣是在以硫铁矿为原料制造硫酸的生产过 程中所排出的废渣，一般每生产1t硫酸大约排放0.8t烧 渣。烧渣中的含铁量为30%～50%，因此研究烧渣中铁的 有效利用，具有一定的经济效益和环境效益。
崔杏雨等人研究的制备PFC方法是将烧渣研磨， 过80目筛，用盐酸浸取，在搅拌回流下加热到一定温 度，反应一定时间，冷却至室温。加入过氧化氢将少量 Fe2+氧化成Fe3+，抽滤，向滤液中加入少量表面活性剂 PVA，用氢氧化钠溶液调节羟铁摩尔比n(OH)／n(Fe)， 水解聚合，得深褐色PFC液体产品。产品中，Fe3+质量 分数为11.7%，密度为1.26g/cm3，碱化度为11.6%， 水溶液（质量分数1%）pH值为1.7。该研究制取PFC的 最佳条件是：时间为1.2h，温度为110℃，液固比为 3.0mL/g，此条件下的浸出率为96.8%。通过对焦化废 水的处理得出，当pH在6～9范围内、加入的絮凝剂量为 所处理的水体积的0.6%时，除浊效果最佳。
印染废水经生化处理后的COD、色度仍然超标， 邱慧琴等人利用盐酸酸洗废液制得的聚合氯化铁，与碱 式氯化铝、聚合硫酸铁、硫酸铝对经生化处理后的印染 废水做了对比性试验，得出聚合氯化铁对COD的去除 率最高，色度去除相当，可达到排放标准。另外，李旭 鹏用自制的聚合氯化铁对印染废水进行实验室小试，其 处理结果见表2。
1 采用氯化铁作为原料制备聚合氯化铁
1.1 中和法 中和法是在氯化铁溶液中，加入一定量的稳定剂，
在反应器内剧烈搅拌，并缓慢滴加一定浓度的氢氧化钠 或碳酸钠或碳酸氢钠溶液，至一定的碱化度，使三氯化 铁水解、聚合、熟化，即可得到棕黑色聚合氯化铁液体 产品。 1.2 凝胶法
凝胶法的第一步是氯化铁溶液与氨水作用，制备氢 氧化铁胶体，然后在氢氧化铁胶体和氯化铁溶液中加入
ClO� �Fe� �H Cl 6Fe� �H�O �
xFe�
yH� O
Fe� �OH
yH ���� �� �
王红宇采用氯酸钠氧化法制备聚合氯化铁絮凝剂，
通过对形态分布、稳定性及氧化速度的研究确定了制备
聚合氯化铁的最佳条件。该研究表明：在制备聚合氯化
铁的过程中，氯化亚铁的氧化速度主要受溶液中含酸量
循环泵
CHINA ENVIRONMENT�AL PROTECTION INDUSTRY 2009.2
催化剂
40 技 术 与 工 程 应 用 Technology & Engineering Application
以工业盐酸酸洗废液为原料，根据废液中游离酸含量及铁 含量，加入铁屑和盐酸使废液中总铁含量达到10%以上， 然后加入稳定剂混合搅拌，充分反应后，再加入氧化剂， 搅拌氧化聚合1～2h。最后根据实际水处理要求采用盐酸 调节碱化度，最终得到高浓度聚合氯化铁，反应可在常温 常压下或温度≤60℃的条件下进行。该过程采用磷酸盐或 其复配盐作为稳定剂，氯酸钠作为氧化剂。
低浊度水的耗氧量、酸度、pH值等较低，水中的颗粒 少，且颗粒粒径小，水中胶体粒子的ζ电位高。汤鸿霄等 人用自制的聚合氯化铁（PFC）与聚合硫酸铁（PFS）对 低浊度滦河水作了对比性试验，其处理结果见表1。
表1 PFC与PFS对滦河水的混凝处理效果
PFC投量 (mg/L)
投加PFC后 剩余浊度（NUT）