聚氯化鋁鐵簡稱PAFC,是近幾年發展起來的一一種新型鋁鐵復合的無機高分子絮凝劑。該絮凝劑既有優良的混凝性能和強大的電荷中和作用,又有吸附性能強、沉淀速度快等特性而成為理想的水處理混凝劑。其原料來源便宜,有些甚至是廢棄的礦渣,生產成本較低,在工業水處理中具有廣闊的應用價值。
本研究通過利用高嶺土尾礦制備聚氯化鋁鐵,研究Zeta電位與CODcr去除率的關系,為進一步研究其聚合及絮凝機理提供理論基礎。
聚氯化鋁鐵制備
稱取高嶺土尾礦30 (200目)克,在馬弗爐中煅燒2 h,煅燒溫度為650 °C,將煅燒好的高嶺土尾礦放入帶有冷凝管的裝置中,按固液比為1:3加入15%的鹽酸,攪拌,逐步升溫到85 °C,保溫2 h,抽濾得到上層清液,加入氧化鈣調整鹽基度, .在溫度為55 °C的條件下,保溫10h后,得到聚氯化鋁鐵,進一步精制得到高濃度的聚氯化鋁鐵。所制備的聚氯化鋁鐵指標如下: 外觀黃色,氧化鋁含量為6.94, 鹽基度為54.2%, 密度為1.2g/cm3,無不溶物
聚氯化鋁鐵的電化學特性
將聚氯化鋁鐵稀釋,然后利用電泳儀進行zeta電位的測定,結果如圖一所示。
從圖1可以看出,隨著pH的增加,Zeta電位在降低,在pH在10-11時, 突然變為負值,證實了聚氯化鋁鐵在水中的水解產物與pH密切相關。當pH=2-4, 聚氯化鋁鐵水解產物吸附較多H+,Zeta電 位較高,隨著pH的升高,-OH的濃度不斷增大,更多的氫氧根被聚氯化鋁鐵的水解產物所吸附,導致Zeta電位降低回。Zeta電位的高低決定了膠體顆粒之間的斥力大小和影響范圍。一般的天然水中膠體顆粒的Zeta電位都在-30mv以上,投加絮凝劑后,只要電位降到- 15mv左右即可得到較好的絮凝效果'”。因此聚氯化鋁鐵在處理污水時,污水的的pH一般維持 在3-10。
由圖2可知,造紙污水COD cr的去除率,隨著聚氯化鋁鐵Zeta電位的升高而升高,當Zeta電位達到30mv 40mv時,造紙污水的COD cr的去除率達到90%以上。當聚氯化鋁鐵投到污水中,立即發生水解,生成一種Al12AlO4(OH)24,的高聚體,與鐵離子復合在一起,進一步形成帶有正電荷的絮凝聚集體,以二維或者三維的鏈狀分子存在,直接吸附顆粒物的表面,降低ζ電位,使膠粒間最大排斥勢能降低,使膠粒脫穩,發生凝聚,從而完成整個混凝過程。
2.3聚氯化鋁鐵的傅里葉紅外光譜圖
由圖3可知,在623cm-1處是整體彎曲振動的峰,1634cm-1處是聚氯化鋁鐵的特征吸收峰,在1385.7cm-1是H-OH配位 與Fe-OH形成的峰,在2066.6cm-1處是H-OH配位與Al OH形成的峰,在3499cm-1處是AI-OH、Fe-OH、H-OH三種羥基伸縮振動疊加形成的峰。說明在聚氯化鋁鐵溶液中,不再是簡單的鋁取代鐵或者是鐵取代鋁,而是通過鋁鐵羥基化何物的相互作用,形成含鋁水合鐵的羥合共聚物。
由高嶺土尾礦制備的聚氯化鋁鐵具有較廣的pH使用范圍和較高的電荷量,在污水凈化中適用條件范圍廣,處理效果好。