聚合氯化铁(PFC)的概述
聚合氯化铁(PFC)物化性能：棕黄色粘稠液体。相对密度1.450，酸性，易溶于水。聚合氯化铁是20世纪80年代后期，针对铝盐絮凝剂残留铝对人体带来严重危害及铝的生物毒性等问题，铁盐絮凝剂混凝效果差、产品稳定性不好等不足，研制开发的新型无机高分子絮凝剂。聚合氯化铁絮凝效果与三氯化铁比较要高得多。当处理的水温较低时，效果更明显。制备方法：在三氯化铁溶液中加入氢氧化钠，生成碱式氯化铁一钠，加入氢氧化钙生成碱式氯化铁一钙。要求铁离子(Fe3+)浓度在0.01～0.75mol/L，氢氧根与铁的比(OH/Fe)在0～2.5之间。具体配制如下：将10mL 0.5mol/L六水氯化铁用水稀释到200mL，在快速搅拌下，缓慢地加入50mL 0.25mol的氢氧化钠，控制碱化度为11%左右，即为产品。每次制备数量不宜过多，制备后立即使用。存放不得超过20h，否则溶液将发生变化。产品应用：该产品可用于生活用水及生产给水的净化处理。可直接计量投加或适当稀释后投加，用做原水处理时有效投加量20～50mg/L，适用pH值范围广，处理后水的pH降低不大，不增加水的色度，是一种新型高分子絮凝剂。
聚合氯化铁的用途：可用于源水净化及印染造纸、洗煤、食品、制革工业废水和城市生活污水的处理。特别市对浊度的源水，工业废水的处理优与其他絮凝剂，对水中各种有害元素都有较高的脱除率，COD除区率达60-95％。用药量少，处理效果好，比其它混凝剂节约10-20％费用。
聚合氯化铝的用途：a、城市给排水净化：河流水、水库水、地下水 b、工业给水净化 c、城市污水处理 d、工业废水和废渣中有用物质的回收、促进洗煤废水中煤粉的沉降、淀粉制造业中淀粉的回收 e、各种工业废水处理：印染废水、皮革废水、含氟废水、重金属废水、含油废水、造纸废水、洗煤废水、矿山废水、酿造废水、冶金废水、肉类加工废水f、污水处理 g、造纸施胶 h、糖液精制 i、铸造成型 j、布匹防皱 k、催化剂载体 l、医药精制 m、水泥速凝 n、化妆品原料。
聚合氯化铝铁适用范围广：应用于生活饮用水，工业用水，生活用水，生活污水和工业污水处理，聚合氯化铝铁对生活饮用水及各种工业用水净化处理有着明显的效果。
研究结果表明:碱化度、滴碱速度、熟化时间以及阴离子的引入都会对PFC的聚合程度、形态分布、结构形貌、混凝效果、腐蚀性及稳定性产生较大影响。其中引入适量柠檬酸,能显著提高聚合氯化铁混凝效果和稳定性。用慢速滴碱的方式制备的OH/Fe=1.0、Si/Fe=1、Cit/Fe=1.0和OH/Fe=1.0、P/Fe=0.12的新型聚合氯化铁具有较好的稳定性和混凝性能。高浓度聚合氯化铁产品由于稳定性
不高,限制了其大规模使用,为提高其稳定性,本文采用慢速滴碱的方式制备了分别引入不同比例的乙酸盐、硅酸盐及柠檬酸、磷酸盐等的聚合氯化铁,借助多种化学分析方法及现代分析测试技术,对聚合氯化铁(PFC)进行了系统的研究,采用Ferron逐时络合比色法研究了滴碱速度、碱化度(B)、熟化时间以及不同的碱化剂等因素对PFC形态分布的影响;应用Ferron逐时络合比色、扫描电镜、混凝试验、腐蚀试验等方法研究了不同阴离子的引入对PFC性能的影响。
聚合氯化铁在污水处理中,低温抑制生化反应中的活性污泥的生长;在给水处理中,低温影响着絮凝作用,使出水水质难以达标。为了提高絮体的沉降性能,在低温时,通过加入粘土、活性硅和有机高分子化合物等方法都未能很好解决传统絮凝剂的效能。通过聚合氯化铁(PFC)对高岭土悬浮颗粒的絮凝试验中浊度和Zeta电位的测试,发现低温时在相同的PFC投药量下随着碱化度(B)的增大,Zeta电位减小;在达到相同的浊度去除,低温时PFC的投加量要小于常温时,在相同的药剂投加量低温时Zeta电位要高于常温时;温度降低PFC水解和沉淀速度减小,使得PFC水解中间体更易与污染物反应,同时增强了电中和能力,减少了PFC的用量;温度的降低使得PFC的多核羟基络合物中间体水解程度减小而保持形态的时间延长,所以PFC比传统混凝剂FeCl3处理低温低浊水更有效。温度是水处理过程中重要的影响因素之一。
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聚合氯化铁是常用的净水剂，尤其是高浊度原水、低温水和废水污泥的有效的水处理剂，但对水处理设备腐蚀性强，水中残留铁量容易超标，使水出现返色现象。
制备方法
碱化法制备聚合氯化铁絮凝剂 在高浓度的氯化铁溶液中，逐步加入强碱的稀
溶液或加入弱碱固体，使铁溶液发生水解聚合。聚合法分为中和法和凝胶法。
a.中和法：在一定浓度的三氯化铁溶液中加入稳定剂，置于反应器内，在剧烈搅拌下缓慢的滴加一定浓度的氢氧化钠溶液，使三氯化铁溶液水解、聚合、熟化后，即可得棕黑色的聚合氯化铁液体产品。
b.凝胶法:将一定浓度的三氯化铁溶液和氨水混合反应，制备氢氧化铁凝胶。然后，在稳定剂S-3存在下将氢氧化铁凝胶与三氯化铁溶液在一定条件下进行聚合反应，经熟化后即得聚合氯化铁液体产品。该液体产品经浓缩、结晶即得黑色或棕黑色的聚合氯化铁固体产品。
催化氧化制备聚合氯化铁絮凝剂取57.4gFeCl2.4H2O\5ml浓HCL和30ml水置于三颈瓶中，加入稳定剂，通入氧气，同时加热搅拌。待反应温度达到50C及赶尽空气后，通过三颈瓶顶部加入20%的NaNO2（催化剂）溶液，反应颜色立即变深。直至检验不出Fe,反应时间约2.5h.
该工艺具有催化剂用量少、反应时间短、成本低廉等优点。制备中催化剂和弄HCL的分批加入比一次加入的效果要好。同时使用HNO2或AL(NO3)3替代NaNO2有很好的推广意义。
应用
聚合氯化铁净水效果不仅要比三氯化铁好，而且投药量范围大，即使过量，水中残留离子，也不会出现返色现象，在使用过程中无腐蚀性，所以，聚合氯化铁是一种新型、高效、无毒的无机高分子絮凝剂，在水处理工业总有很广阔的应用前景。
科学环境研究中心汤鸿霄曾经主持完成多项国家及国际合作研究项目，获国家及中科院自然科学和科技进步多次奖项；在科研上，汤鸿霄是敢与天斗的圣斗士，先后从事蓟运河汞污染，湘江镉污染等重金属形态、评价及治理研究。在我国率先研究无机高分子絮凝理论和絮凝剂，首创稳定化聚合氯化铁工艺。广泛开展微界面水质过程和表面络合计算模式，吸附絮凝理论，高效水处理工艺技术，有机有毒物吸附及控制等研究。在教学上，他是辛勤哺育的园丁，开拓了我国“用水废水工程化学”和“环境水化学”学科领域，为在中国建立此前沿领域作出重要贡献；在很多方面，他都堪称是新一代科研学者学习的榜样。
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