无机絮凝剂的性质

1、无机絮凝剂的性质来源：世界化工网 全文请访问:睡过站了常用的无机絮凝剂有铝盐系列，如明矶、三氯化铝、硫酸铝。目前碱式氯化铝越来越引起人们的重视。 而对铁盐系列无机絮凝剂，如 三氯化铁、硫酸亚铁应用的较少，只在少数的废水处理中应用。但是最近几年来人们对碱式氯化铁和碱式硫酸铁的研究和应用有所增加。一、无机絮凝剂的性质能够使胶体颗粒脱稳和产生絮凝沉淀的铝盐和铁盐是有效的、 价格低廉的无机紫凝剂。为了掌握它们的絮凝作用，达到良好的 絮凝效果，首先应该了解它们的性质。1. 硫酸铝化学式是ai2 ( so4 ) 3 18h2o，呈白色粉末状或块状，有 涩味。在水中发生水解反应，水解反应速度缓慢。工业纯的硫

2、 酸铝含al2 (so4)3大约为20% 25%，化学纯的硫酸铝含 al2 (so4)3大约为50 % 60 %。一船情况下，使用的 ph 值范围为6. o 一 7. 8。当ph值=4 7时，以去除水溶液 中的有机构为主，当ph值=5 . 7 7. 8时，以去除水溶液 中的悬浮物为主，当ph值=6 . 4 7. 8时，可以处理高浊 度废水和低色度废水。适合的水温为20 一 40 c,通常的用量为 15 100mg/l工业纯的硫酸铝合有 20一 30 的水不溶物，在使用 时需要清除残渣。高浓度的硫酸铝的水溶液有腐蚀性， 可存放在塑料、 不锈 钢等容器中。2. 明矾明矶又名硫酸铝钾，化学式为al2

3、 (s04)3k2so4 24h 2o。实质上， 明矾是硫酸铝和硫酸钾的复盐， 使用条件与硫酸铝相 同。因为含有硫酸钾，使能够起絮凝作用的 al 2( so4) 3的含 量降低， 其中的硫酸钾白白浪费， 所以使用明矶不如使用硫酸 铝更为合理，现在一般都使用硫酸铝。3. 无水氯化铝 无水氯化铝呈无色透明片状结晶，六方晶系，化学式为alcl 3。其工业品因合有铁、游离氯等杂质，而呈淡黄色、黄绿色和红棕色等。易溶于水，能生成 aici3 6h2o，同时放出 大量热； 能够溶于乙醇和乙醚等有机溶剂中，不溶于苯。 暴露 在空气中，易吸收水分并水解放出氯化氢气体。能升华。如果人的皮肤接触无水氯化铝， 同时

4、又接触水时， 能剧烈 灼烧皮肤。 所以，当无水氮化铝落在皮肤上时，先应干拭，再 用大量清水冲洗。4. 结晶氯化铝结晶氮化铝的化学式是 aici3 6h 20，无色结晶。工业品为 淡黄色或深黄色。吸湿性很强，易潮解，在潮湿空气中水解生 成氯化氢白色烟雾，加热分解放出水和氯化氢。溶于水、乙醇、乙醚和甘油中，其水溶液为酸性，微溶于 盐酸。5. 硫酸亚铁硫酸亚铁又名绿矶，化学式是feso4 7h2o,呈蓝绿色.合 fe20 。有颗粒状、粉末状、晶体状。溶于水，具有还原作 用。使用的 ph 值范围为 5. 5 9. 6，水温对其絮凝作用的 影响较小。容易水解， 适用于浓度大、 碱性强的废水。絮凝作 用稳

5、定， 形成絮凝体的速度快，絮凝效果良好。但有较大的腐 蚀作用。6. 三氯化铁三氯化铁的化学式为 fecl3， 6h2o ，呈片状和块状，六方 晶系。吸湿性强，易溶解于水，同时水解生成棕色絮状的氢氧 化铁沉淀。 它有较强的氧化性，能溶于乙醇、 乙醚、苯胺等有 机溶剂，残渣量少。可用以活性污泥脱水。使用的 ph 值范围 为6. 011. 0，最佳的 ph 值范围为 6. 0一 8. 4。通常 的用量为5 1000mg /l 。形成的絮凝体粗大，沉淀速度 快，不受温度的影响。用它来处理浊度高的废水， 效果更显著。 它的腐蚀性大， 比硫酸亚铁的腐蚀性强。 它能腐蚀混凝土和使 某些塑料变形。 当它溶解于

6、水时，产生氯化氢气体.污染周围 环境。7. 碱式氯化铝磺式氯化铝又叫聚合氮化铝。其化学通式为【al2(oh )mcb-m ,式中m <10 , n=15。呈无色或黄色固体。它是无 机高分子化合物，具有桥连作用和吸附性能。使用的 ph 值范 围是 5 9，水温对其使用的影响不大。比硫酸铝的用量少， 絮凝效果好，易于过滤，设备简单，操作方便，腐蚀性小，成 本低。8. 碱式硫酸铁碱 式 硫 酸 铁 又 叫 聚 合 硫 酸 铁 ， 其 化 学 通 式【fe2 (oh ) m (so4)3-m/2 n，使用的 ph 值范围是 5 . 0 一 & 5，适合的水温为20 一 40 c,用量少，

7、絮凝效果良好， 絮凝体沉淀速度快。在水溶液中，残留的铁比三氯化铁少。在 无视絮凝剂中，它对溶液中cod(化学需氧量)的去除率和脱色 效果是最好的。它的腐蚀性也比三氯化铁小。在水溶液中，铝离子和铁离子都是以水合离子形式存在。 每个金属离子一般有 4 或 6 个配位水分子，而铝离子和铁离 子的配位水分子是 6 个。在离子水台层中， 配位水分子的酸度 比水中大得多， 这样， 便可把水合的金属离子看作是酸， 因此 有下列反应方程式：ai(hio)jj>+h2oakhi()s(oh)±+h3o+当配位的水分子被氢氧根所取代时便发生水解作用水解作 用的结果,产生带正电荷、负电荷和电中性的含

8、裕的离子和分子議 akhqh(oh)孑十 +hq = akhq”ohhf +h3o+ akh.ojohij+h.oal (ht0 )3(oh)3+h,o+cal(h2o)3(oh)jr+h!o=cal(hso)/oh)4+h3o+ cai(hio)i(oh)j"+hio cal (h3o) (oh) -f h3o+cakheoxoh)53 +h£ocal<oh>43-+hao+根据溶解度和水解平衡常数，可计算出当溶液中离子达到平 衡时的各成分浓度.铁牡的水解反应方程式为：fhhqh 严十 hq=umhqh(oh)严十 hq+fe<hro)s(oh)? +

9、+hao 一 f 包 hq)# (oh) 了 +hq 十o(hq)二oh)丁十hq 一fyhqh(oh)/十hq*rfe(h2o)a(oh)j0+hiofe(hio),(oh)j+h3o+其水解反应速度和最终的水解产物与 ph值有关。在许多炼油厂的废水处理中、由于硫化物的存在和很强的还原性，使废水中的三价铁还原成二价铁， 并形成三硫化二铁与硫化亚铁的混合物。这种混合物没有絮凝能力，故难以采用铁盐做絮凝剂。事实上，有些炼油厂使用一些铁盐，促不是作为絮凝剂用，恰好相反，其目的是使悬浮物和胶体稳定，而不是使它们脱稳。当使用铝盐做絮凝剂时，就不存在硫化物的干扰问题了。因为铝盐不起氧化还原反应，也不能与

10、硫化物起反应，所以水中含有的硫化物，对铝盐絮凝没有影响。但是由于铝盐具有两性和在ph值=5 8时溶解度非常低，使它的应用有一定的局限性。明矾遇水后很快地水解，形成高分子化合物。水解途径和 反应速度受 ph 值、温度及其他离子等因素的影内。当向水中 加入的明矾超过水解度时， 便会发生按较复杂的水解途径进行 水解，最后形成沉淀。 水解反应并非瞬间就能完成，随潜水解 反应的进行， 形成带正电荷的含氢氧根的高分子化合物； 此化 合物能够吸附胶体颗粒， 并且吸附能力有所增大， 这是由于水 解后形成的高分子化合物的配位体是氢氧根， 并带有电荷， 使 体积增大以及水合作用减少的缘故。2- - -o 离子、

11、oh 离子和水分子的半径相近似，铝和 oh 结 合时，配位数是 6，水分子能够取代 oh ，所以铝有 6 个配 3+ 位水分子。在酸性溶液中 ai(h 2o)6 占主导地位。3+ +当溶液的 ph 值升高时， ai(h 2o)6 首先失去一个 h 而2+形成ai(h2o)5 (oh)离子。这个高于具有正八面体结构，不 过氢氧根离子间的距离却比 alh2o 间距离稍微短些。许多 科学工作者报道过这种单体离子， 这些单体离子表现出具有强 烈地聚合成大分子的趋势。 聚合的过程是在两个相邻的铝离于 之间形成两个 oh 键桥。图5 1表示出二聚物 ai2(h2o)(8 oh) 4+2 离子的结构。它是具

12、有两个oh键桥的最简单的形式。更大的结构单元， 可以认为是由许多个 oh双键桥形成的。增大氢氧根离子和铝 离子的浓度时，形成双oh键桥的倾向也增加，聚合成大的单 元的倾向也增加。但在 25 c的情况下，聚合成大单元的速度 是相当缓慢的。有报道说，要使聚合物颗粒的直径达到 0. 10 阿（1000 ?）。需要10天以上的时间。在仅含有单体和二聚体的铝离子水溶液中.与铝结合的oh和al的物质的量的比不能超过1.0。当物质的量的比增大 到1.0以上时，必然要进一步失去质子，同时使oh离子位于 八面体的顶点。二聚体可有公共边，并形成支链结构。有报道 认为，在同一平面中，一个铝离子只参与一个双 oh键桥

13、。 当聚合时，形成八面体支援网，最后变成层状的六元环结构，6+每个环都由a|6（h2o）12（oh）12组成。图5 2表示a|16（h2o）24（oh）36离子是三个完整的环和外加两个八面体结构。 在边缘 上添加四面体，便可增加这个层状结构。hfos 5-2 a】応以oh）炉高分子离子1产厂 二、无机低分子絮凝剂存在的问题使用铝盐作絮凝剂时，常常受到盐类的影响。氯离子能够降低 明矶的絮凝作用。氯离子活泼、不水合、带负电荷。氯离子能够 穿透明矶的聚合物.使阳离子型的明矶聚合物减少，降低所带的 正电荷。这样不利于胶体颗粒表面电荷的中和，也就不利于胶体 颗粒的脱稳。因此，当水中含盐量较高时，需要投加

14、的明矶量就 得增加。明矶的用量增多，使活性污泥中明矶含量增高，这样活 性污泥的含水量增高，造成活性污泥的体积庞大、水分高，因此难以处理。例如：明矾用量由 30mg/l 增加到 60m8 l 时，产生的污泥量超过一倍以上而且所增加的量几乎全部是水。在工业废水中， 含有硫化物的废水是比较多的，例如：纺织印 染废水、石油工业废水、酸法造纸废水、某些化工废水等都含有 硫化物。当水溶液中含有硫化物时，用铁盐做絮凝剂带来一些麻 烦。因为硫化物能使三价铁还原成二价铁，同时生成三硫化二铁 和硫化亚铁的混合物。这个混合物呈胶体状态，带负电荷，很难 形成凝聚体沉淀。所以只有当水溶液中不含有硫化物时，才能够 使用铁盐作絮凝剂。使用铁盐作絮凝剂的另一个问题是，三氯化铁具有很强的腐 蚀性和在水溶液中残留铁离子。其腐蚀性，可使所用的设备受到 一定的限制；而残留铁离子，使所处理后的水质和使用受到影响。尽管无机低分子絮凝剂在使用时存在如上所述的一些问题， 但与有机高分子絮凝剂相比较，其优点非常明显。无毒性，既能 处理饮用水，也能处理废水；不像有机高分