鐵系復(fù)合高分子絮凝劑在廢水處理中的研究

王秀玲，馮曉翔

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

鐵系復(fù)合高分子絮凝劑在廢水處理中的研究

王秀玲，馮曉翔

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

復(fù)合高分子絮凝劑是近年來人們關(guān)注的新型、高效水和廢水處理藥劑。本文就近年來國內(nèi)外鐵系復(fù)合高分子絮凝劑的研究進展進行了綜述，分析了其存在的主要特點，提出了今后研究工作的建議。

絮凝；復(fù)合高分子絮凝劑；鐵鹽

絮凝技術(shù)是當(dāng)前污水治理與節(jié)水、污水無害化資源化處理技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛、用量最大的前處理技術(shù)。而絮凝劑的使用是影響絮凝技術(shù)處理效果和處理成本的主要因素。隨著水質(zhì)監(jiān)測的要求越來越嚴(yán)格，單一絮凝劑已經(jīng)不能滿足當(dāng)前污水處理要求，兩種及以上的絮凝劑在一定條件下通過混合反應(yīng)生成的新型復(fù)合絮凝劑可以在水和廢水處理中取得良好的絮凝效果，同時降低絮凝成本，也拓展了絮凝劑的應(yīng)用范圍。本文就鐵系復(fù)合絮凝劑的組成及絮凝性能進行了分析綜述，研究其在化工廢水中的發(fā)展及應(yīng)用。

1 鐵系無機復(fù)合高分子絮凝劑

鐵系無機復(fù)合高分子絮凝劑中只含有一種金屬成分Fe3+，同時引入其他陰離子形成兩種或兩種以上的酸根離子復(fù)合而成。已經(jīng)生成的有聚合硅酸硫酸鐵、聚合磷酸硫酸鐵、聚合氯化硫酸鐵等。它們無毒安全，穩(wěn)定期長且對pH范圍要求較寬，是生態(tài)良好的水處理劑之一。

1.1 聚合氯硫酸鐵

聚合氯化硫酸鐵（PFSC），也稱聚合氯硫酸鐵，是國內(nèi)最早出現(xiàn)的鐵系無機高分子復(fù)合絮凝劑，為紅棕色或棕黃色黏稠液體。PFSC大多以FeSO4與某種氧化劑為原料，這些方法生產(chǎn)工藝簡單，原料生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。另外，有研究表明[1]將各種含鐵的酸洗廢液及廢鹽酸、廢硫酸等作為原料中鐵系主要來源，同樣可以得到PFSC絮凝劑。這些方法的最大優(yōu)點就是將含鐵廢液進行了綜合利用，大大減少了廢液的排放。PFSC對待處理水的濁度和溫度范圍較寬，絮凝效果在相同的條件下優(yōu)于PFS和PAC。這類絮凝劑既可以有效處理多種工業(yè)廢水及城市綜合性污水，也可用于飲用水處理，還可用于污泥脫水處理。

1.2 聚合磷硫酸鐵

聚合磷硫酸鐵（PPFS），又稱聚合磷酸硫酸鐵、聚磷硫酸鐵，PPFS制備的基本原理是在硫酸亞鐵、硫酸鐵或PFS中引入（磷酸鈉），其產(chǎn)品有液體和固體兩種，液體為紅棕色或紅褐色黏稠液體，固體為淡黃色或紅棕色顆粒。PPFS對城鎮(zhèn)生活污水及綜合性工業(yè)廢水的去濁、脫油以及脫色等方面的效果優(yōu)于PFS，另外，與其他類型的絮凝劑相比，可以更好的絮凝水體中懸浮物、硫化物和COD及微型藻類，同時混凝沉淀水體中的某些重金屬（如銅、鉛、鎳及鉻等）離子[2]。

1.3 聚合硅酸硫酸鐵

聚合硅酸硫酸鐵（PFSS）是一種新型絮凝劑，也稱聚硅酸聚合硫酸鐵、活性硅酸聚合硫酸鐵、聚合硫酸硅酸鐵，具有無毒、絮體顆粒沉降速度快等優(yōu)點。PFSS主要是PFS與聚硅酸聚合而成的紅棕色或紅褐色粘稠狀液體，其選擇的原料主要以PFS、硫酸鐵、硫酸亞鐵分別與硅酸鈉結(jié)合形成。

研究表明[3]PFSS對一般濁水、污水的COD除去率高、脫色性能好。對造紙廢水、印染廢水、垃圾填埋場滲漏液的處理效果優(yōu)于PFS，另外可以除去含氟廢水中的氟。

2 其它含鐵無機復(fù)合高分子絮凝劑

研究表明[4]，在某些絮凝劑中除了含F(xiàn)e3+及外，還可以含有另一種金屬成分以及其他酸根離子，將另外的金屬成分及陰離子引入PFS合成新的絮凝體如聚合硫酸鐵鋁、聚合硫酸鐵鋁硅、聚合硫酸氯化鐵鋁等。它們都具有較寬的pH適用范圍，是生態(tài)環(huán)保的良好水絮凝劑。

2.1 鋁鐵共聚復(fù)合絮凝劑

大量研究[5]將鋁、鐵共聚合成新的聚合物，使其兼具一般鋁鹽、鐵鹽的特點，其主要形成物為聚合硫酸鐵鋁(PFAS)，為紅棕色或紅褐色粘稠液體，一般以硫酸亞鐵為主要原料，加少量硫酸鋁，在硝酸鋁為催化劑[5]的條件下制成。它綜合了鋁系和鐵系無機高分子絮凝劑的優(yōu)點，相對分子質(zhì)量較大，降低了純鋁鹽絮凝劑處理的礬花生成慢、沉降慢以及鐵鹽絮凝劑中色度高、出水渾濁的缺陷，具有絮體形成速度快、礬花大、沉降速度快、有較高的過濾性等特點，可除濁、脫色、除臭、降低污水中COD含量，除氟能力較之其他絮凝劑有很大提高，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)廢水、生活污水及飲用水的混凝處理中。

2.2 鐵鹽有機高分子復(fù)合絮凝劑

隨著絮凝劑的不斷發(fā)展，江霜英等[6]以天然物質(zhì)甲殼素制備殼聚糖，并用殼聚糖、聚合鋁和三氯化鐵制成了復(fù)合絮凝劑CAF。這類有機高分子復(fù)合絮凝劑與其他絮凝劑相比絮凝效果更佳，而且用量少，絮凝速度快，而且由于有機高分子中的長鏈大分子的拖拉和網(wǎng)捕作用，其凈水效果明顯優(yōu)于無機高分子絮凝劑。

3 發(fā)展趨勢及建議

綜上所述，鐵系高分子絮凝劑在實際應(yīng)用中具有很多優(yōu)點，對其后續(xù)開發(fā)有以下建議：

3.1 當(dāng)前主要精力放在絮凝劑合成及應(yīng)用上，應(yīng)進一步加強對絮凝劑機理方面的研究，應(yīng)用現(xiàn)代先進的檢測技術(shù)，結(jié)合廢水水質(zhì)、生產(chǎn)過程、混凝過程的實際狀況，確定其形態(tài)分布、轉(zhuǎn)化及相互作用，進行合理研發(fā)和使用。

3.2 擴展絮凝劑的應(yīng)用范圍。針對不同的水質(zhì)特征，復(fù)合絮凝劑表現(xiàn)出不同的處理效果。應(yīng)選用最佳的絮凝劑和投加工藝操作流程，同時，加強對絮凝劑應(yīng)用過程中投藥的控制技術(shù)、配合使用技術(shù)、絮凝劑性能的比較及高效反應(yīng)器等的基礎(chǔ)研究，提高混凝效率和出水水質(zhì)。

3.3 雖然無機高分子絮凝劑具有優(yōu)良的絮凝性能，但是其缺陷依然存在，如用量大、穩(wěn)定性差等。因此，提高鐵系絮凝劑的穩(wěn)定性和效率，也應(yīng)是絮凝劑研發(fā)使用過程中重要方向之一。

［1］鄭曉虹，何曉云，鐘超陽，等．硫酸鋁渣和硫鐵礦燒渣制聚硅酸硫酸鐵的研究[J]．安全與環(huán)境學(xué)報，2005，5(1):60-63．

［2］陳杰山.國內(nèi)含鐵無機復(fù)合高分子絮凝劑開發(fā)的進展[J].廣東化工，2010，37(2):85-86.

［3］陳同云，古緒鵬，檀杰.高效復(fù)合絮凝劑的研制與性能研究[J].上海環(huán)境科學(xué)，2001，20(4):178-180.

［4］向群，鄧勇林．復(fù)合絮凝劑制備工藝研究[J]．廣東化工，2008，35(12)：23-25．

［5］張民權(quán)．一種新型高效的水處理劑-復(fù)合聚合硫酸鐵鋁[J]．凈水技術(shù)，1998，63(1)：24-25.

［6］江霜英，等.復(fù)合混凝劑CAF的研制與凈水效果試驗[J].化工環(huán)保，2000，20(5):32-35.

Researches on and development of ferric-salt composite flocculants

WANG Xiu-lingFENG Xiao-xiang
(Tianjin Bohai Vocational Technical College，Tianjin 300402,China)

In recent years,organic high polymer composite flocculants have become the most efficient water treatment agents in the sewage treatment.In this paper,it introduces a series of ferric-salt high polymer composite flocculants and analyses their characters.Besides,it also points out the further developing ways of inorganic compound high polymer coagulants.

flocculating;compound high polymer coagulant;ferric-salt

10.3969/j.issn.1008-1267.2012.05.015

TQ424.2

A

1008-1267（2012）05-0044-02

2012-06-20