无机盐类混凝剂-巩义市泰和水处理材料有限公司

无机混凝剂具有无毒(或低毒〕、价廉、原料易得等多方面的优点，是水处理剂中用量最大的品种，无机混凝剂的研究开发经历了低分子铝盐铁盐、无机高分子铝盐铁盐和无机复合型混凝剂几个主要阶段。
铝盐是最传统、应用最广泛的混凝剂，简单的铝盐包括硫酸铝、氧化铝和明矾等。其中硫酸铝被使用得最早用量最大，自1884年美国最先将硫酸铝用于给水处理取得专利以来，因其卓越的混凝沉降功能及物美价廉而被世界广泛采用。尽管铝盐被广泛使用，但铝是低毒物质，经各种渠道进入人体后，会在一些机体组织中积蓄，并参与许多生物化学反应，能将体内必需的营养元素和微量元素置换流失或沉积，从而破坏各部位的生理功能，导致人体出现诸如铝性脑病、铝性贫血等中毒病症。为解决铝带来的负面效应，传统的铝盐有被其他无机盐或铝系高分子混凝剂取代的趋势。
铁盐是铝盐的主要替代品，采用铁盐作为混凝剂，不仅安全无毒，避免二次污染，而且具有混凝能力强、矶花大、沉降快、水温和pH值适用范围广、价格便宜等优点。尤其是在低温条件下，铁盐的混凝效果明显优于铝盐。但其腐蚀性强，对设备要求高，且铁盐混凝剂中的铁与水中腐殖质等有机物可形成水溶性污染物，使自来水带色，故需慎重选取。简单的铁盐主要是氯化铁、硫酸亚铁等。与铝盐类似，铁盐也从简单的低分子混凝剂向高分子混凝剂方向发展。
无机高分子絮凝剂(IPF)是1960年后发展起来的，目前其生产和应用研究进展迅速，被称为第二代无机混凝剂。IPF的优点反映在它比传统的低分了无机絮凝剂如铝盐铁盐净水效果更好，又比有机高分子絮凝剂(OPF)价格低，逐步取代传统的无机低分子絮凝剂形成系列化产品，并成功用于各种水处理中。从20世纪30年代开始，在德国、美国、日本等国陆续有化学家研究铝的碱式盐，同时在给水处理方面也逐步发展了铝盐溶液形态研究。在实验室以多种方法制备了碱式铝盐后，人们研究了其化学组成与特性，先后提出了碱式铝、羟基铝、络合铝、聚合铝等名称以及相应的化学概念，并发现其比普通铝盐有更高的混凝效果。在美国，医药、化妆品、高级鞣皮等方面很早就应用了高效聚氯化铝类产品，1965年的生产量就达数万吨，但在70年代才应用于水处理领域中。在日本，前田捻提出了几种碱式铝盐的工业制造流程，并用小批制品进行了半生产试验，肯定了其优良的使用性能，同时也逐步实现了产品的工业化和商品化，80年代，高效聚氯化铝在日本的生产和应用达到鼎盛时期。
活化硅酸是30年代后期作为助凝剂开始在水处理中得到应用的。此后，对活化硅酸的性质、聚合及胶凝特性、混凝性质、混凝机理等方面进行了大量广泛的研究。研究发现，活化硅酸在通常pH值条件下带负电荷，对胶粒的凝聚是通过吸附架桥作用使粒子粘连而完成
的，聚硅酸依靠表面羟基的氢键作用可以吸附许多其他分子，并且硅酸在聚合过程中，随着相对分子质量的不断增大并胶连成网状、环状、链状、片状等结构，吸附架桥能力增强，聚合度增大，处理效果加强，形成的矾花大而易于沉降，因而常作为助凝剂。应用活化硅酸作助凝剂有利于解决净水处理中处理低温低浊水这一难题，特别是将活化硅酸作为铝盐的助凝剂使用时对处理低温低浊水有特效。但聚硅酸在储存时易发生自聚反应析出硅胶而失去混凝功能，储存的不稳定性限制了聚硅酸的应用和推广。向聚硅酸中加入铝铁等金属离子制备无机高分子复合混凝剂，不仅可以延长聚硅酸的胶凝时间，进而影响聚硅酸的聚合度，提高产品的稳定性，另一方面又增加了产品的电中和能力，使其成为同时具有电中和能力及吸附架桥能力的一类新药剂。
由于无机高分子絮凝剂在形态、聚合度和相应的凝聚、絮凝效果等方面介于传统的金属盐絮凝剂与有机絮凝剂之间，而相对分子质量、粒度以及絮凝架桥能力仍比有机絮凝剂差，还存在不稳定易水解等问题，而复合型无机高分子絮凝剂则可以克服这些缺点，因而成为当前研究的热点和IPF的发展方向。复合型无机高分子絮凝剂是指含有铝盐、铁盐和硅酸盐等多种具有絮凝或助凝作用的离子。经过一定的工艺制成的羟基化和聚合度更高的无机高分子产品。无机高分子絮凝剂按化学组成大致可分为3类，即阳离子型、阴离子型和多种离子复合型絮凝剂。阳离子型的有聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合磷酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁、聚合磷酸铁等；阴离子型的有活化硅酸、聚合硅酸；无机复合型的有聚合氯化铝铁、聚硅酸硫酸铁、聚合硅酸硫酸铝、聚合硅酸氯化铁、聚合氯硫酸铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铁、聚合硅酸铝铁、聚合磷酸铝铁等。
铁盐系和铝盐系絮凝剂的絮凝特征

Fe(OH)3凝胶有强吸附作用
它能使Be2+、Ba2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+、A13+、Si4+、As3+、As5+等离子通过夹杂或共沉淀作用而得以去除，所以在有害金属的去除上，铁系絮凝剂比铝系有更大的优越性。
二者水解特性不同
Al3+的水解常数为1.05*10-^5，Fe3+的水解常数为2.5*10-^3，所以Fe3+比Al3+更易水解。铁的密度比铝大，因此Fe3+水解生成的絮体紧密稳定，沉淀速率快但卷扫作用小，若水解过程控制不好，会造成矾花细碎，难以澄清。Al3+水解过程易于控制，生成的絮体松散庞大，沉淀速度慢但卷扫作用显著。
铁盐具有更高的聚合度
Fe3+在pH低于Al+的条件下，就开始生成Fe(OH)3聚合体，最后生成聚合度为2-90的Fe(OH)3聚合体，这是铁盐不稳定的一个原因，而铝的氢氧化物聚合度一般为6-10。另外，铁盐除浊效果随碱化度增大而下降，其除浊效果最好时的碱化度在30%左右，相反，铝盐除浊效果随碱化度增大而增加，其高峰在碱化度为60%以上处。
絮体压缩和脱水性能不同
Fe(OH)3絮体密实性好，有助于改善泥渣的脱水浓缩效果，使净水设备的生产能力大大提高，实际上铁盐本身常用作污泥脱水剂。当泥渣含有Al(OH)3沉淀时，由于絮体松散且含有大量水，故其过滤阻抗很大，导致出水能力的下降。

铝盐系混凝剂的优缺点
铝盐系混凝剂广泛用于生活饮用水和各种工业给水的除浊、脱色和污水治理，在除藻、硅、铁、锰等处理中也常采用，可替代铁系净水剂不能处理的场合，但随着人们对其在水体中行为认识的逐步加深，也发现铝盐在使用中存在如下一些问题。

毒性问题
铝盐在人体内积蓄的潜在危害已引起了人们的重视。饮用水中的铝含量过高，就会抑制人体对磷的吸收，破坏正常的钙、磷比例，影响人的智力与身体健康，它可能是老年性痴呆等许多疾病的根源.。我国GB5749-2006生活饮用水标准要求铝限值为0.2mg/L。
铝的水解范围小，操作条件不宜控制，因为Al(OH)3是典型的两性氢级化物，处理水的pH太高(pH>9.0)或太低（pH<5.5)都将使其溶解，既增加了架凝剂用量，又增加了出水中的铝含量。如果把出水作为脱盐或循环冷却水的补给水，铝化合物会污染阳离子树脂和相应增加磷系缓蚀阻垢剂的消耗量。
低温除浊能力差
铝盐对水温变化比较敏感，常温下就比铁盐水解速率低，絮体沉淀速度小，从而在低温情况下将导致Al(OH)3量急剧减少，絮凝效果明显变差，水处理过程中停留时间增长。低温除浊的实验证明，铝盐用量很大时，反应池形成的矶花却很小，有时出水浊度反而比原水高。
铝系絮凝剂易受盐类的影响，除磷效果差
比如氯离子能够降低明矾的絮凝作用；为了防止水质的富营养化，对除磷的要求很高，但铝盐的除磷用量比铁大，且受喊化度影响。
另外，长期使用铝盐净水剂会造成水厂输送管网内残余铝含量的增加及其形态分布的变化。

铁盐系混凝剂的优缺点
铁系絮凝剂具有操作简单、费用低、受温度影响小，絮体对微生物的亲和力强，能有效地去除水中的悬浮物、胶体、好氧性微生物等，可去除表面活性剂，破坏油水乳状液的能力很强等优点，已在废水处理中大显身手。

低分子铁盐的腐蚀性较强
在无机絮凝剂中，铁盐和铝盐对设备都有腐蚀作用，但铝盐絮凝剂一般比铁盐絮凝剂的pH值高出2-3，所以铁盐的腐蚀性比铝盐强。
亚铁盐存在返黄和变黑问题
当pH<8.5时，Fe2+在水中的溶解度较大，无法从水体中完全澄清，出水中残余铁会氧化成Fe3+，进而形成Fe(OH)3沉淀，造成二次着色；Fe2+处理有机物含量高、色度高的原水。能与水中的腐殖酸等作用生成难以絮凝沉降的腐殖酸铁等有机铁化合物，使水变成“黑水”。
原液的储存和稀释稳定性差
聚铁等作为水解沉淀过程的过渡态极易形成级性聚集体而难以长期存放，易于失稳产生Fe(OH)3沉淀。
三价铁盐不宜处理含硫废水和某些工业给水
在含硫废水中，Fe3+能与硫化物生成硫化铁和硫化亚铁胶体混合物，很难产生絮吸沉淀，对于食品、酿造、纺织、造纸等工业给水，因水中的铁会直接影响产品的色、味等质量，故也不宜用铁盐作絮凝剂，如果采用，需严格控制出水的pH值，以使出水的残余铁含量满足工艺要求。

巩义市泰和水处理材料有限公司专业生产聚合氯化铝、碱式氯化铝、硫酸铝、硫酸亚铁、聚合氯化铝铁、三氯化铁、硫酸铁、各种无机盐类絮凝剂、无机铁盐、铝盐、助凝剂聚丙烯酰胺等净水药剂的专业厂家。

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