聚合氯化鋁鐵(PAFC)的物化性質

時間：2023-03-24 19:47:38來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

聚合氯化鋁鐵(PAFC)的物化性質

[db:作者] / 2022-12-27 00:00

[物化性質]聚合氯化鋁鐵是以鋁鹽為主、鐵鹽為輔的無機高分子復合混凝劑為橙黃色至棕色透明液體，固體聚合氯化鋁鐵為橙黃色至棕色結晶粉末。分子式[Al2(OH)nCl6-n]m[Fe2(OH)nCl6-n]m(n≤5，m≤10)。由于其兼有聚合鋁(PAC)的優良混凝效能和聚合鐵(PFS)的強吸附活性、快速沉淀及適用范圍寬的優點，我國、歐美和日本已有相關專利報道，并將其作為一種新型高效混凝劑推廣應用。其制備方法很多，國內PAFC大多利用工業廢料如礬漿、煤矸石、明礬渣等經酸溶、水解、聚合、調整堿化度等工序而制備。

[技術指標]

PAFC絮凝劑同時兼有聚鋁與聚鐵的優點，即反應速度快、形成的絮體大、沉降速率快等特點，并且除濁、除色、去除COD效能優于聚合氯化鋁(PAC)，穩定性又優于聚合硫酸鐵(PFS)，王繼之等將其用于低濁的長江原水處理，處理后的水質符合《生活飲用水水質標準》；用于處理油田含油廢水時，當投加量在40mg/L以上時，除油率及固體懸浮物去除率大于90%；對于印染廢水的處理，聚合氯化鋁鐵亦有較高的除色、除臭、除COD性能，各項指標優于PAC。

[制備方法]

制備方法 1 常用方法。含三氧化二鋁20%的堿式氯化鋁、質量分數26.2%三氯化鐵和少量水混合加熱，控制反應溫度不超過110℃，反應時間10h，即得紅棕色黏稠液體。或先用三氯化鋁按特定工藝制成PAC溶液，再按一定比例與三氯化鐵濃溶液混合，劇烈攪拌，使反應均勻后靜置即得黏稠紅棕色液體。

制備方法 2 以鋁土礦為原料。生產工藝流程如圖2-16所示。

圖2-16 鋁土礦生產聚合氯化鋁鐵

原料鋁土礦中氧化鋁以Al2O3·3H2O形式存在，易溶于酸；鋁土礦中氧化鐵一般含量在12%以上。工業鹽酸加水配成一定溶液。在搪瓷反應釜中，加入計算量的鋁土礦粉和一定濃度的鹽酸，加熱并攪拌，鋁土礦發生酸解反應:

隨著酸解反應的進行，生成的[AI(H2O)6]Cl3和[Fe(H2O)6]Cl3逐步水解，并聚合成多聚體。這個過程大約需要2h，然后將酸溶物放入耐酸真空壓濾器中進行壓濾，除去雜質。濾渣洗水可返回配酸。得到相對密度1.22～1.28，然后多批加入石灰乳，使溶液pH值最后達到3，即為液體產品。

液體產品進一步干燥即得固體產品。

制備方法3以煤矸石為原料。煤矸石生產聚合氯化鋁鐵工藝流程如圖2-17所示。

圖2-17 煤矸石生產聚合氯化鋁鐵

煤矸石中Al2O3含量較高，一般Al/Fe比為3：4，但活性較差，因此必須將煤矸石焙燒，焙燒溫度為800℃，然后粉碎至60目，加入耐酸反應釜中，與濃度20%的鹽酸按計算量進行混合，并在100～108℃下酸解反應。反應液冷卻后進行過濾，濾液送入熟化器(也叫聚合反應釜)，加入聚合劑，調整堿度進行熟化聚合，溫度為60℃，然后再次過濾，濾液即為液體產品。液體產品干燥即得固體產品，采用噴霧干燥時，工藝條件為：進風溫度140～160℃，排風溫度為75～85℃，塔內溫度80～90℃。

(1)中國專利95119000.8中介紹了一種高聚合氯化鋁鐵的生產方法。該產品由鋁、鐵、羥基、氯元素組成，在產品中鋁與鐵的比例為(1：2)～(2：1)。本工藝具有生產成本低、使用效果好、環境污染少等優點。具體制備方法如下。將80kg生產硫酸的廢渣塵(該廢渣塵中含有Fe2O3 55%、Al2O3 15%)粉碎、磨細成粉末，與305kg含量為37%的鹽酸和300kg水放進具有攪拌器的反應釜內進行充分攪拌，浸泡得浸出溶液，再用50kg礬土水泥作為聚合劑加入浸出溶液中進行聚合反應1h，聚合反應的溫度最好在(100±5)℃，在聚合反應時可根據具體情況補充適量的水，通過聚合反應就可以得到鋁和鐵的含量為全量的10.08%、鋁與鐵的比為1：1的高聚合氯化鋁鐵復合混凝劑產品。

(2)中國專利CN101215032A中介紹了另一種聚合氯化鋁鐵的制備方法，在凹凸棒石黏土生產活性白土的過程中產生的酸化廢液中，加入堿性物質氫氧化鈉或氫氧化鉀/生石灰/碳酸鈉或碳酸氫鈉;攪拌，調整溶液pH值為4.0，并加熱到80～90℃，再充分攪拌反應4～5h，使其聚合，生成無機高分子絮凝劑聚合氯化鋁鐵液體產品，此液體產品經一定條件下熟化干燥后即為固體聚合氯化鋁鐵產品。

(3)中國專利CN101172684A中介紹了以粉煤灰為原料工業化生產聚合氯化鋁鐵的方法。此工藝生產流程短，操作簡便，生產成本低，經濟性能好，降低原料的使用成本，縮短反應時間，降低了反應能耗。

將20t的粉煤灰加入到反應釜，同時注入質量百分比為10%的工業廢酸48t，加入0.45t的氯化鈉，并在反應釜內充分攪拌，將反應釜密閉，防止酸揮發。注入蒸汽進行加熱，加熱至80～100℃，反應2.5h，即得到合格的料液，其中合格的料液是指：氧化鋁質量分數為10.4%，氧化鐵質量分數為1.5%，水不溶物的質量分數為0.15%，堿度是55，密度為1.19g/cm3，pH=4.5。其中將合格的料液放入澄清池進行固液分離，分離出上清液和粉煤灰廢渣，分離出的上清液注入聚合釜，加入1.5t的氨水，將聚合釜密閉，充分攪拌，通過聚合反應得到成品凈水劑一聚合氯化鋁鐵。此凈水劑的鹽基度為83，pH值為5.0。將成品凈水劑注入干燥系統干燥為固體產品。分離后的粉煤灰廢渣注入清水充分攪拌，進行洗滌，洗滌后的液體返回反應釜，作為下次反應溶液的稀釋液，可節約鹽酸的用量10%，洗滌后的粉煤灰廢渣經板式壓濾器過濾，運往城建做成空心磚或砌塊，可降低PAFC生產成本10%左右。全生產過程沒有廢水、廢渣排放。

[應用]聚合氯化鋁鐵是一種新型的無機高分子凈水劑，產品中鋁鐵二者的配比是可調的，以適應不同水質的需求，已分別在石化、鋼鐵、煤炭工業等廢水的凈化處理中得到應用。結果表明，該藥劑質優、價廉，是一種新型、高效、穩定的凈水劑，具有廣泛的應用前景。有人通過實驗比較得出PAFC的凈水效果稍好于PAC，而且PAFC加藥成本比PAC少得多。

產品可用于生活給水及工業給水的凈化處理，適應pH值范圍廣，pH值在4～9效果最好，對高濁度水及低溫低濁度水均有良好的效果。聚合氯化鋁鐵投藥量應根據原水水質而定，一般為10～20mg/L，使用時先將產品溶解后稀釋到5%～10%溶液計量投加，配好的藥液放置一般不超過24h。

楊慧森等自制了聚合氯化鋁鐵，該絮凝劑綜合了PAC和PFS的優點，沉降速度快，絮凝體大，且易于過濾。將其用于處理制革廢水，濃度達0.3～0.4g/L時水處理效果最佳。此時，COD去除率達90%左右，去濁率可達99%，SS去除率達95%，各項指標均高于PAC，處理后的廢水達到國家排放標準，同時該產品還可用于飲用水和工業生產用水的凈化治理。

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