各种絮凝剂的性能、制备方法和应用

各种絮凝剂的性能、制备方法和应用

聚合三氯化铁(PFC)

a.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。

b.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(FeCl3·6H2O)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。

c.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。

聚合氯化硫酸铁(PFCS)

a.物化性质：棕黄色粘稠液体，无味或略带氯气味。相对密度1.450，酸性，易溶于水。

b.制备方法：

(1)以FeSO4为原料，FeSO4用量为23%～64%，水用量为15%～20%,催化剂用量为2%～8%，次氯酸钠为氧化剂，充分搅拌反应3h，静止熟化后过滤，即得产品。

(2)以硫酸铁为原料，以氯气为氧化剂，使二价铁氧化为三价铁离子，然后以氢氧化钠中和调整碱化度，同时加入氯化钙为稳定剂，反应0.5h，可得到液体产品。

c.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。

聚磷硫酸铁(PPFS)

a.物化性能：深红棕色液体，经浓缩、干燥得红棕色固体。聚磷硫酸铁是新型无机高分子净水剂，它是在聚合硫酸铁的基础上引入磷酸根而合成的。其特点是不仅可以用于pH范围广的水质，而且其水解、沉降速度快，对废水中的S2-，COD、浊度有较高的去除率。

b.制备方法：聚磷硫酸铁的制备原理是先由硫酸亚铁经氧化制备聚合硫酸铁，然后向聚合硫酸铁溶液中加入计量的磷酸钠，在一定的温度下，反应一段时间后，即生成聚磷硫酸铁，将溶液浓缩干燥，可得红棕色固体产品。

在反应器内加入硫酸亚铁，然后加入计量的98%的浓硫酸和30%的过氧化氢水溶液，将

其加热至80℃反应2h。然后再加入计量的磷酸钠，在80℃下，反应0.5h即得深红棕色液体，产物经浓缩、干燥，得红棕色固体。

c.产品应用：聚磷硫酸铁是一种低温低浊度的净水剂，pH范围在7～10之间混凝效果最佳，对COD有好的去除效果。

聚硅硫酸铝(PASS)

a.物化性能：聚硅酸硫酸铝是无色透明液体，有效浓度2%左右。

b.制备方法：一般由含有适量硫酸根的聚合氯化铝、聚合硫酸铁等作原料。王德英等报道了用Al3+∶SiO2=1∶1的摩尔比，用硅酸钠、硫酸和硫酸铝作原料制备聚硅酸硫酸铝絮凝剂。其过程为：取计量的硅酸钠，用去离子水溶解后，用硫酸溶液调pH值到一定范围。将计量的硫酸铝加入到硅酸溶液中，用水稀释到二氧化硅含量为2%,充分搅拌后，放置2h即制得聚硅酸硫酸铝絮凝剂。

c.产品应用：聚硅酸硫酸铝是一种低温低浊度的净水剂，pH范围在7～10之间混凝效果最佳，对COD的去除效果也比较好。

三氯化铁

a.物化性能：固体产品为褐绿色晶体，密度2.898mg/cm3，熔点282℃，在空气中极易吸收水分而潮解。液体产品为红棕色溶液。易溶于水、乙醇、甘油、乙醚和丙酮，难溶于苯。氯化铁应用于水处理做絮凝剂，在20世纪70年代初期，因其良好的溶解性能及优良的絮凝效果，一度引起广泛的关注。但由于其强烈的吸水性，为包装、储存和运输带来不便，使其应用受到一定的限制。

b.制备方法：原料可用铁屑或铁粉、盐酸。为综合利用，也可用烧渣，烧渣中含铁为20%～30%。

其反应式如下：

2Fe+6HCl→2FeCl3+3H2↑

向带蒸汽夹套的反应锅内加入30%～31%的盐酸，加热到40～50℃时，加入烧渣。烧渣与盐酸的质量比为(0.3～0.5)∶1，进行搅拌，当反应锅内溶液达到38～80波美度时，停止加渣，继续搅拌，反应1～1.5h。当料达到40～42波美度时，反应基本完成。将反应溶液移入另一容器内，静止一昼夜，上部黄色透明液体为三氯化铁。然后将其蒸发浓缩至55～60波美度时，即可冷却结晶，经过1～2d，析出棕黄色粒状三氯化铁结晶，纯度可达85%以上。在生产中要控制好温度和波美度。

c.产品应用：该产品用于饮用水及工业给水净化处理。液体产品可直接计量投加，固体产品需在溶解池调配成10%～20%溶液后计量投加。固体产品吸湿性极强，开封后最好一次

性配成溶液，有效投加浓度一般在10～50mg/L。产品腐蚀性强，投加设备需进行防腐处理，操作工人应配备保护设施。

可用于活性污泥脱水。使用的pH值范围为6.0～11.0，最佳的pH值范围为6.0～8.4。通常的用量为5～100mg/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，能腐蚀混凝土和使某些塑料变形。当它溶解于水时，产生氯化氢气体，污染周围环境。三氯化铁不仅可做絮凝剂，也可做防水剂等。

聚天冬氨酸(PASP)

a.物化性能：淡黄色透明水溶液。

b.制备方法：PASP的合成一般有以下两种：

(1)L-天冬氨酸无水热聚合。L-天冬氨酸(L-ASP)呈白色叶状结晶粉末，在自然界存在于甜菜的糖蜜、乳白朊、蛋白朊、牛乳酪朊等各种蛋白质中。可用固定化天冬氨酸酶以反丁烯二酸为底物生产L-ASP，天冬氨酸是少数几个可加热均聚的氨基酸之一。

加热天冬氨酸可生成线形热塑性缩聚产物聚琥珀酰亚胺，用碱溶液对聚琥珀酰亚胺进行水解，可得到无规共聚物。与通常只具有L-氨基酸的天然蛋白质相比，聚合物具有完全的外消旋性。反应过程较容易控制并且重复性好。单体到聚合体的转化率可达到95%以上。加入催化剂可在聚合过程中形成熔融相以调整聚合物的分子量。

(2)顺丁烯二酸热聚合。聚琥珀酰亚胺亦可由顺丁烯二酸和氨水在160℃下热聚合生成，这样得到的聚天氨冬酸的相对分子质量通常小于2500。

c.产品应用：聚天冬氨酸(PASP)属于聚氨基酸中的一类。从环境相容性考虑，可生物降解性使其成为特别有价值的水处理剂。利用后的聚天冬氨酸可高效、稳定地被微生物、真菌降解为对环境无害的最终产物。作为阻垢剂特别适合于抑制冷却水、锅炉水的碳酸钙垢和膦酸钙垢的形成。一般用量为0.2～2mg/kg，对碳酸钙的阻垢率可达100%。

聚-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸钠

a.物化性能：无色透明或淡黄色透明粘性液体。

b.制备方法：聚-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸钠的制备可分为两步进行。

(1)2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸单体制备。在装有搅拌器、回流装置、分液漏斗、温度计的反应釜内，用高纯氮赶走空气，加入丙烯腈和98%的浓硫酸，升温至30～60℃水解，使丙烯酰胺生成量至少有丙烯腈质量分数的1%后，加入异丁烯，于30min内加完，搅拌1min，加入少量水，然后冷却滤去沉淀物，用丙烯腈洗净后干燥，可得2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸无色晶体，收率77.8%，纯度98.8%，其25%的水溶液的色泽为(APHA)10。用氢氧化钠中