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聚合氯化鋁鐵為什么能凈化水

發(fā)表時(shí)間:2025-05-06 16:58

聚合氯化鋁鐵為什么能凈化水

  聚合氯化鋁鐵(PAFC)能夠凈化水,主要得益于其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)和多作用機(jī)制,以下從核心原理、作用過程、優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)三方面展開分析:

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  一、核心凈化原理


  多核羥基絡(luò)合物的電中和作用


  PAFC在水溶液中水解生成高電荷密度的多核羥基絡(luò)合物(如[Al?(OH)?]2?、[Fe?(OH)?]??),這些正電荷離子與水中帶負(fù)電的膠體顆粒(如黏土、有機(jī)物)發(fā)生電荷中和,降低顆粒間的靜電斥力,使其脫穩(wěn)并聚集。


  示例:水中懸浮的黏土顆粒(ζ電位=-30mV)與PAFC反應(yīng)后,ζ電位降至±5mV以內(nèi),顆粒失去穩(wěn)定性。


  鋁鐵協(xié)同的吸附架橋作用


  鋁鹽形成的鏈狀聚合物與鐵鹽的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)結(jié)合,形成三維網(wǎng)狀絮體,通過物理吸附和化學(xué)鍵合作用捕獲微小顆粒和溶解性污染物。


  類比:如同用“漁網(wǎng)”(鐵鹽)和“鏈條”(鋁鹽)共同捕捉水中的“魚”(污染物)。


  卷掃網(wǎng)捕效應(yīng)


  高價(jià)金屬離子(Al3?、Fe3?)水解生成的氫氧化物沉淀(如Al(OH)?、Fe(OH)?)作為“核心”,通過卷掃作用包裹并沉降水中懸浮物,尤其適用于高濁度水體。


  二、凈化過程的三階段


  快速混合階段


  PAFC與水在10-30秒內(nèi)劇烈混合,多核羥基絡(luò)合物迅速擴(kuò)散并中和膠體電荷,形成微絮體。


  絮凝反應(yīng)階段


  通過慢速攪拌(10-30分鐘),微絮體通過吸附架橋和網(wǎng)捕作用逐步長(zhǎng)大為密實(shí)的礬花,粒徑可達(dá)0.5-2mm。


  沉淀分離階段


  礬花在重力作用下快速沉降(沉降速度可達(dá)傳統(tǒng)PAC的1.5-2倍),上清液濁度可降至3NTU以下。


  三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)與典型應(yīng)用


  優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)


  寬pH適應(yīng)性:在pH 5.0-9.0范圍內(nèi)均有效,尤其適合偏酸性或偏堿性廢水。


  低溫高效性:鐵鹽組分降低對(duì)水溫的依賴,在5℃時(shí)仍能保持80%以上的絮凝效率。


  重金屬去除強(qiáng):鐵離子與重金屬(如Cr??、Pb2?)形成難溶絡(luò)合物,去除率可達(dá)95%以上。


  色度去除優(yōu):對(duì)印染廢水的脫色率超過90%,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)PAC。


  典型應(yīng)用場(chǎng)景


  工業(yè)廢水:處理電鍍廢水(Cr??濃度從50mg/L降至0.5mg/L)、印染廢水(COD從2000mg/L降至150mg/L)。


  市政污水:作為深度處理藥劑,將總磷從1.5mg/L降至0.3mg/L以下。


  飲用水安全:去除水源中的藻類(去除率≥95%)和微量有機(jī)物(如腐殖酸)。


  四、與其他藥劑的對(duì)比


  指標(biāo)聚合氯化鋁鐵(PAFC)聚合氯化鋁(PAC)硫酸鋁


  適用pH范圍5.0-9.0 5.0-8.0 6.5-8.5


  低溫效果優(yōu)中差


  重金屬去除強(qiáng)弱弱


  絮體密實(shí)度高中低


  成本中低低


  五、注意事項(xiàng)


  投加量控制:過量投加會(huì)導(dǎo)致膠體再穩(wěn),需通過小試確定最佳劑量(通常為50-300mg/L)。


  混合條件:快速攪拌強(qiáng)度需≥200r/min,確保藥劑均勻分散。


  設(shè)備防腐:鐵鹽組分可能腐蝕碳鋼設(shè)備,建議采用不銹鋼或內(nèi)襯防腐材料。


  污泥處置:鐵鹽會(huì)增加污泥產(chǎn)量,需配套高效脫水設(shè)備(如帶式壓濾機(jī))。


  結(jié)論


  聚合氯化鋁鐵通過電中和-吸附架橋-卷掃網(wǎng)捕的多重作用機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了高效、廣譜的水質(zhì)凈化。其寬pH適應(yīng)性、低溫高效性和重金屬去除能力使其在工業(yè)廢水、市政污水及飲用水處理中具有顯著優(yōu)勢(shì)。實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合水質(zhì)特性優(yōu)化工藝參數(shù),以發(fā)揮最佳效果。


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