不同濃度FeCl3溶液的混凝效能和作用機(jī)理

1、試驗(yàn)研究不同濃度FeC溶液的混凝效能和作用機(jī)理常青* 湯鴻雪C 1FeCls 溶液以分析純FeClr 6配制儲(chǔ)備溶液，© 1994-2（以鐵（B鹽作為混凝利在水處理過(guò)程中 應(yīng)用已有彳艮久歷史，對(duì)基混凝敦能和作用機(jī) 理也有不少硏究報(bào)佶S 但結(jié)合其形態(tài)分布和 轉(zhuǎn)化規(guī)律探討其凝聚和絮凝過(guò)程的深入研究 尚不多見(jiàn)'這方面的同題還沒(méi)有徹底闡明。StummTfnMorgan匸直» Stumm5fUO, MeliaC23, Black" 丁等在闞述無(wú)tTL混凝劑共:hin込Acadcmic Journal Idcctr（）nic Publishine House. All

2、 rinlits reserved httn:/ki.nct 同特性和作用原理時(shí)，都曾以鐵（亶鹽為例濃度約1-5M,使用前稀釋至預(yù)定< K含SWEDTA絡(luò)合満定法測(cè)定。«2懸濁液原水-將市售高嶺土研磨后，過(guò)200目篩. 収10克投入10歹卜自來(lái)水中，充分混勻后靜置沉淀5分鐘.虹吸取出上部濁液，再配制咸實(shí) 驗(yàn)原水。MzK 1號(hào)，渾濁度270°, pH = 7.2,亞琥度4.32毫克當(dāng)量/升。原水2號(hào)，渾濁離ioo微米，ruo個(gè)微粒平勻值竹三為移度 纟吉O%, tn當(dāng)于0.050.07M,投量按實(shí)有 Fe、A 12. O.3MFeG13濬液的淀?yè)Q豉能本研完選用0e3MFe

3、Cl3液作為濃工作 溶液的基本代表，首先與各類(lèi)錯(cuò)鹽混凝劑進(jìn) 行了效能對(duì)比.結(jié)果列于表1，表中藥刑， 南液PAG和南固PAG是國(guó)產(chǎn)< 南 票液體和 固體棗音氯化鉗，曰 固體聚合旅化錨， 各鋁鹽工作溶液濃度為1S75 bDOPAG是曰豐產(chǎn)（多木）O.SMFeCl卷1傘這捌剩余濁度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，0>3MFeCl3 的了昆凝效能遠(yuǎn)高于1 %A1C13, 與 聚 合氧化 鋁相比夕 在 工號(hào)原水時(shí)略低，在2 號(hào)原水時(shí)則略高?？偟恼f(shuō)來(lái).FeCl3濃溶液直接投力II時(shí)的混凝效能與高效混凝利棗合氮化鋁不相上下。它為什么具有這樣高的效能應(yīng)是一個(gè) 值:彳導(dǎo)認(rèn)真探討的冋羈。南液PAC南固PAC1曰固PACA

4、lCla1 %1 %1 %1 %13140 丨138f! W 281 '20!17118 !1441111 16C = 14.1u(t>武中u為測(cè)定的電泳遷移度M 米/秒/侏/1RJ米：O12投跖 C Fe ppm >圉1 工彳乍濬液濃度曲FeCls混貶豉能的彩咗界：電位約為子丄5耄伏。；根摞顯微電泳觀測(cè) 結(jié)果再結(jié)合水解產(chǎn)物的存在形態(tài).可以進(jìn)行凝聚-絮凝機(jī)理的探討。5.紫夕卜5L>Ht尢it鐵t M鹽濬液柱一定條件下發(fā)生絡(luò)合. 水解反應(yīng)* 生威不同化合態(tài)，其中一些在囊 夕卜光鍛區(qū)有持征吸收峰，這已為眾所公認(rèn) 例如.Fe®+在240nm. FeOK'

5、+在2 05nm、 297 nm, Fe<OH)a*300nm, Fex(OH>x4 在240nmp 335nm都各有 特征峰C b :)。 其沖小 Fe2(OH)*為二聚體.屆于多核基基絡(luò)離, 子.有甚強(qiáng)的吸收峰。UV-200型紫夕卜分光光度計(jì)測(cè)定0.3M3 4-LK1的FeC*溶液，所得紫夕卜光譜圖 如圖3。根 擔(dān)圖中吸收峰位置判斷，溶液中存柱一定數(shù) 臺(tái)的二聚體FeN<DH/ +和Fe"離子，其他 化合態(tài)可能雯苴強(qiáng)烈吸收峰影響而觀察不 到。I/X但牡此過(guò)程中會(huì)發(fā)生輕基折聯(lián)而生成多核起第絡(luò)合物.也可稱(chēng)為 聚合過(guò)程。例如2 匚Fe(OH)(H2O)B3aZ(H2O)

6、4Fe<g >Fe<H2O)44牝成雙核二聚休。還可進(jìn)步聚合生成更高級(jí)聚合物,例如C略去絡(luò)合水分子兒Fe2<OH)r + FeOH2+ + H2OFe3<OI-L) + H +Fe( I 的水解-聚合過(guò)程中形態(tài) 轉(zhuǎn)化模式可寫(xiě)岀如< A)Fe(OH)2+<B)r /OH、(C)/OH、F<SM>H4+OS_F<OH>Fe<gS>Fe<OH>FeOHI TOW>-<7>F<T n/2<D>/OH、 /OHL /、0珂/、OF/(E>其中， B )( C 表示彳氐聚物，

7、 D和(E )表示為聚物,這一模式是研究和開(kāi)發(fā)1994-2013 China Acad 聚合鐵混凝劑約基礎(chǔ)。應(yīng)該描出.在港液中木斷4&嵩cFf荷亠十理也右一忠占 - *n Kt72. FeCg涪注形態(tài)俎尿的近化庁十丼 現(xiàn)在對(duì)FeClg瘠液的組成進(jìn)行化學(xué)平衡 計(jì)算，求得其不同形態(tài)的含量。就目前所 心 FU 濟(jì)謔仙*Fef 、的左塚形益Fe"十 2 Cl-2FeCl匚 FeCU3匚 Fe3*CCl-CFeCl$JCFe3*3CCl：CFeClJFe3+ 十 3 Cl-±FeClSFe3+ + 4 Cl-FeCl/溶液中有關(guān)化合態(tài)尚有14+、OH-* C1-,加 鐵C 的

8、9種，共計(jì)12種化合態(tài)、倚有12個(gè) 方程式力育旨求解，現(xiàn)已歹U舉出8 個(gè)。此夕卜尚 Wz水的禱子積工匚= Kw = 1 x 10_"濃度條件式，總鐵含量FeT, 恵氯根 含 量 CIt FeT-匚Fe3+j * 匚Ffe(OH)2 + J + CFe(OH)2 + 3 + 2 C Fex( OH英 3 蘭 3 COFI )5* H 十門(mén)竿2匸FeCiyiT瀘匚FeClQ + CFeClZ3*“U “si = 0.22=P；i = O 0026質(zhì)?子條件式s= CFe<OH)2*3 +N匚Fe<OH>*J 子2 CFea(OH)j* + 4 CFe3<OH)r3

9、 + COW3 UX此 2 個(gè)方程式聯(lián)立求解. 可以得到務(wù)化合 態(tài)的含量。應(yīng)用普通的或可編程序的電子計(jì) 算器以試算法可UZ較快地完成運(yùn)算。離子弓雖 度的影響并不能使計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生任何實(shí)質(zhì)性 改變故壬以從略。對(duì)O.3M FeQls濬液組成的計(jì)算結(jié)果見(jiàn) 態(tài)Fe (的各種形態(tài)均以占Fey頁(yè)分 數(shù)表岀。瘠液中主要形態(tài)是FeCl"、FeC"、渡階段中，可施首先生成微晶核并成長(zhǎng)成為 顯微多相體系。pH 值溶液中生成無(wú)定形氫氧化鐵Fe(OH>3< am )沉淀物考慮進(jìn)行計(jì)算討論"0暮1994-2013 China Academic Journal Elccir然Pub

10、lirm H壷.All rights rcscrvct. http:/Jia.rictFe<OH>2*Fe(OH>*FeCOH)<*FeaCOH>5*在低pH 值的FeCJ濬液中生成沉淀物的E7e(OH)3(am的平銜式為*1994-2013 China Academic Journal Elccir然Publirm H壷.All rights rcscrvct. http:/Jia.rictFe<OH>2*Fe(OH>*FeCOH)<*FeaCOH>5*類(lèi)型尚耒得到統(tǒng)一的鑒定意見(jiàn). 現(xiàn)暫按較高Fe(OU )3<

11、am> 4- 3 M+±Fe3+ + 3 II2O1994-2013 China Academic Journal Elccir然Publirm H壷.All rights rcscrvct. http:/Jia.rictFe<OH>2*Fe(OH>*FeCOH)<*FeaCOH>5*將此式與Fe< K各種形態(tài)前述的平衡式 聯(lián)立，可以求得在多相體系飽利溶液中各化 合態(tài)的計(jì)算式二log匚Fe*； = logKso 4- 3 log匚H* Jlog 匸He < OH > " + J = logKso + logj x

12、 4-2 log匚lo痊匚Ire(OH) = logKlso 4- Iog021 4- log匚H + J log CFe2 < OHt > := 21os K. so + logp2a+ 4 logCH + 2Jlog匚Fe3<OH曠；=3 logKso + logp<3+ 5 log匚H + ：J由這些計(jì)算式可以求岀任意pH值卞對(duì) Fe<OH)3<am>和的洛液中各化合態(tài)的含 Mo因此，可以求得表2所歹！J四神溶液pH 值下飽和溶液應(yīng)有的形態(tài)分韋，計(jì)箕結(jié)果列 于表3,冋時(shí)把按均相濬液計(jì)箕的結(jié)果并列 力n以對(duì)比。1994-2013 China Aca

13、demic Journal Elccir然Publirm H壷.All rights rcscrvct. http:/Jia.rictFe<OH>2*Fe(OH>*FeCOH)<*FeaCOH>5*態(tài)極低，幾乎金部戸eC M都餐入(am )沉淀物°混凝劑投力H后的形態(tài)轉(zhuǎn)化及吸附脫稔過(guò) 程的動(dòng)力學(xué). 至今研究得不夠充 夕卜。根據(jù) HahnFnStummCiiD, 水解利I聚合的形態(tài)轉(zhuǎn) 化大致在1O_3秒，而吸附脫穩(wěn)貝在丄(J丄0_5秒，可見(jiàn)此二過(guò)程是有可育民平行發(fā)生的。不 同濃度的工作溶液投加時(shí)的起始狀態(tài)不同，立彳門(mén)柱微處理水中的車(chē)專(zhuān)化歷程和作用機(jī)

14、理也 會(huì)有所不同?；炷偷淖饔脵C(jī)理可表現(xiàn)在脫穩(wěn)凝聚.架橋絮凝和粘附卷掃等三個(gè)方面 3。FeCl3 濃工作濬液是耒達(dá)飽和的均相體系，其中含 肴相當(dāng)藪量的彳氐聚物女口 Fe2<OH)r、 Fe3(OH)rMFe4O(OH)r, 它們 帶有 劇烈混伶下就可由淳濁物質(zhì)吸附. 發(fā)揮比較 弓雖烈的電中和脫穩(wěn)凝聚作用，同時(shí)其向離 兼物、濬膠U1至凝膠沉淀物轉(zhuǎn)化的部分乂可 濁水，對(duì)于其他類(lèi)型體素是否具有同尊效 果，需作更多實(shí)驗(yàn)硏究。因?yàn)椋炷^(guò)程影 響因素復(fù)雜，針對(duì)槿殛，不能一概而論Q較筒的電荷而且呈溶解狀態(tài),進(jìn)入水中在2. 泯凝劑最佳工作溶液濃度，尚無(wú)定 論。即女口硫酸鋁，我國(guó)規(guī)定為5 7.5% , 國(guó)夕卜尚在研究，甚至有主張斐彳氐于0-5% 的可見(jiàn)分岐甚大。于FeCl3的工作溶 液濃度研究更少，因此本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可供應(yīng)用 參