聚合氯化铝铁(PAFC)的物化性质

时间：2023-03-24 19:47:38来源：food栏目：食品快速检测阅读：

聚合氯化铝铁(PAFC)的物化性质

[db:作者] / 2022-12-27 00:00

[物化性质]聚合氯化铝铁是以铝盐为主、铁盐为辅的无机高分子复合混凝剂为橙黄色至棕色透明液体，固体聚合氯化铝铁为橙黄色至棕色结晶粉末。分子式[Al2(OH)nCl6-n]m[Fe2(OH)nCl6-n]m(n≤5，m≤10)。由于其兼有聚合铝(PAC)的优良混凝效能和聚合铁(PFS)的强吸附活性、快速沉淀及适用范围宽的优点，我国、欧美和日本已有相关专利报道，并将其作为一种新型高效混凝剂推广应用。其制备方法很多，国内PAFC大多利用工业废料如矾浆、煤矸石、明矾渣等经酸溶、水解、聚合、调整碱化度等工序而制备。

[技术指标]

PAFC絮凝剂同时兼有聚铝与聚铁的优点，即反应速度快、形成的絮体大、沉降速率快等特点，并且除浊、除色、去除COD效能优于聚合氯化铝(PAC)，稳定性又优于聚合硫酸铁(PFS)，王继之等将其用于低浊的长江原水处理，处理后的水质符合《生活饮用水水质标准》；用于处理油田含油废水时，当投加量在40mg/L以上时，除油率及固体悬浮物去除率大于90%；对于印染废水的处理，聚合氯化铝铁亦有较高的除色、除臭、除COD性能，各项指标优于PAC。

[制备方法]

制备方法 1 常用方法。含三氧化二铝20%的碱式氯化铝、质量分数26.2%三氯化铁和少量水混合加热，控制反应温度不超过110℃，反应时间10h，即得红棕色黏稠液体。或先用三氯化铝按特定工艺制成PAC溶液，再按一定比例与三氯化铁浓溶液混合，剧烈搅拌，使反应均匀后静置即得黏稠红棕色液体。

制备方法 2 以铝土矿为原料。生产工艺流程如图2-16所示。

图2-16 铝土矿生产聚合氯化铝铁

原料铝土矿中氧化铝以Al2O3·3H2O形式存在，易溶于酸；铝土矿中氧化铁一般含量在12%以上。工业盐酸加水配成一定溶液。在搪瓷反应釜中，加入计算量的铝土矿粉和一定浓度的盐酸，加热并搅拌，铝土矿发生酸解反应:

随着酸解反应的进行，生成的[AI(H2O)6]Cl3和[Fe(H2O)6]Cl3逐步水解，并聚合成多聚体。这个过程大约需要2h，然后将酸溶物放入耐酸真空压滤器中进行压滤，除去杂质。滤渣洗水可返回配酸。得到相对密度1.22～1.28，然后多批加入石灰乳，使溶液pH值最后达到3，即为液体产品。

液体产品进一步干燥即得固体产品。

制备方法3以煤矸石为原料。煤矸石生产聚合氯化铝铁工艺流程如图2-17所示。

图2-17 煤矸石生产聚合氯化铝铁

煤矸石中Al2O3含量较高，一般Al/Fe比为3：4，但活性较差，因此必须将煤矸石焙烧，焙烧温度为800℃，然后粉碎至60目，加入耐酸反应釜中，与浓度20%的盐酸按计算量进行混合，并在100～108℃下酸解反应。反应液冷却后进行过滤，滤液送入熟化器(也叫聚合反应釜)，加入聚合剂，调整碱度进行熟化聚合，温度为60℃，然后再次过滤，滤液即为液体产品。液体产品干燥即得固体产品，采用喷雾干燥时，工艺条件为：进风温度140～160℃，排风温度为75～85℃，塔内温度80～90℃。

(1)中国专利95119000.8中介绍了一种高聚合氯化铝铁的生产方法。该产品由铝、铁、羟基、氯元素组成，在产品中铝与铁的比例为(1：2)～(2：1)。本工艺具有生产成本低、使用效果好、环境污染少等优点。具体制备方法如下。将80kg生产硫酸的废渣尘(该废渣尘中含有Fe2O3 55%、Al2O3 15%)粉碎、磨细成粉末，与305kg含量为37%的盐酸和300kg水放进具有搅拌器的反应釜内进行充分搅拌，浸泡得浸出溶液，再用50kg矾土水泥作为聚合剂加入浸出溶液中进行聚合反应1h，聚合反应的温度最好在(100±5)℃，在聚合反应时可根据具体情况补充适量的水，通过聚合反应就可以得到铝和铁的含量为全量的10.08%、铝与铁的比为1：1的高聚合氯化铝铁复合混凝剂产品。

(2)中国专利CN101215032A中介绍了另一种聚合氯化铝铁的制备方法，在凹凸棒石黏土生产活性白土的过程中产生的酸化废液中，加入碱性物质氢氧化钠或氢氧化钾/生石灰/碳酸钠或碳酸氢钠;搅拌，调整溶液pH值为4.0，并加热到80～90℃，再充分搅拌反应4～5h，使其聚合，生成无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁液体产品，此液体产品经一定条件下熟化干燥后即为固体聚合氯化铝铁产品。

(3)中国专利CN101172684A中介绍了以粉煤灰为原料工业化生产聚合氯化铝铁的方法。此工艺生产流程短，操作简便，生产成本低，经济性能好，降低原料的使用成本，缩短反应时间，降低了反应能耗。

将20t的粉煤灰加入到反应釜，同时注入质量百分比为10%的工业废酸48t，加入0.45t的氯化钠，并在反应釜内充分搅拌，将反应釜密闭，防止酸挥发。注入蒸汽进行加热，加热至80～100℃，反应2.5h，即得到合格的料液，其中合格的料液是指：氧化铝质量分数为10.4%，氧化铁质量分数为1.5%，水不溶物的质量分数为0.15%，碱度是55，密度为1.19g/cm3，pH=4.5。其中将合格的料液放入澄清池进行固液分离，分离出上清液和粉煤灰废渣，分离出的上清液注入聚合釜，加入1.5t的氨水，将聚合釜密闭，充分搅拌，通过聚合反应得到成品净水剂一聚合氯化铝铁。此净水剂的盐基度为83，pH值为5.0。将成品净水剂注入干燥系统干燥为固体产品。分离后的粉煤灰废渣注入清水充分搅拌，进行洗涤，洗涤后的液体返回反应釜，作为下次反应溶液的稀释液，可节约盐酸的用量10%，洗涤后的粉煤灰废渣经板式压滤器过滤，运往城建做成空心砖或砌块，可降低PAFC生产成本10%左右。全生产过程没有废水、废渣排放。

[应用]聚合氯化铝铁是一种新型的无机高分子净水剂，产品中铝铁二者的配比是可调的，以适应不同水质的需求，已分别在石化、钢铁、煤炭工业等废水的净化处理中得到应用。结果表明，该药剂质优、价廉，是一种新型、高效、稳定的净水剂，具有广泛的应用前景。有人通过实验比较得出PAFC的净水效果稍好于PAC，而且PAFC加药成本比PAC少得多。

产品可用于生活给水及工业给水的净化处理，适应pH值范围广，pH值在4～9效果最好，对高浊度水及低温低浊度水均有良好的效果。聚合氯化铝铁投药量应根据原水水质而定，一般为10～20mg/L，使用时先将产品溶解后稀释到5%～10%溶液计量投加，配好的药液放置一般不超过24h。

杨慧森等自制了聚合氯化铝铁，该絮凝剂综合了PAC和PFS的优点，沉降速度快，絮凝体大，且易于过滤。将其用于处理制革废水，浓度达0.3～0.4g/L时水处理效果最佳。此时，COD去除率达90%左右，去浊率可达99%，SS去除率达95%，各项指标均高于PAC，处理后的废水达到国家排放标准，同时该产品还可用于饮用水和工业生产用水的净化治理。

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