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全面解析常用化学除磷药剂的类型及作用机理

技术原理 huangyegudeng 2017-03-22 767 次浏览 0个评论
铝盐除磷剂

   原理:铝盐除磷的原理一般认为是当铝盐分散于水体时,一方面 Al离子与 磷酸根反应,另一方面,Al离子 首先水解生成单核络合物Al(OH)2+、 Al(OH)2+及 AlO2ˉ等,单核络合物通过碰撞进一步缩合,进而形成一系列多核络合物Aln(OH)m(3n-m)+(n>1,m≤3n),这些铝的多核络合物往往具有较高的正电荷和比表面积,能迅速吸附水体中带负电荷的杂质,中和胶体电荷,压缩双电层及降低胶体 ξ 电位,促进了胶体和悬浮物等快速脱稳、凝聚和沉淀,表现出良好的除磷效果。

    药剂常用铝盐有聚合氯化铝和硫酸铝,比较如下图;

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   由图1和图2可以看出,尽管投加大量的药剂之后,硫酸铝有相对较好的除磷效果,但要使出水含磷量达到0.5mg/L,PAC和Al2(SO4)3的加药量分别为1.35mg/L和6mg/L,从经济性方面看,聚合氯化铝(PAC)相对更经济一些。

铁盐除磷剂

    原理:溶于水中后,Fe3+一方面与磷酸根生成难溶盐,一方面通过溶解和吸水可发生强烈水解,并在水解的同时发生各种聚合反应,生成具有较长线性结构的多核羟基络合物,如Fe2(OH)24+、Fe3(OH)45+、Fe5(OH)96+、Fe5(OH)87+、Fe5(OH)78+、Fe6(OH)126+、Fe7(OH)129+等。这些含铁的羟基络合物能有效降低或消除水体中胶体的 ξ 电位,通过电中和,吸附架桥及絮体的卷扫作用使胶体凝聚,再通过沉淀分离将磷去除。
     药剂:目前常用铁盐有低分子无机铁盐(硫酸亚铁,氯化铁等)和高分子无机铁盐(聚合硫酸铁、聚合硫酸氯铁),比较如下图;

b90f7cd.jpg


   第一个图可以看出,在絮凝剂投加量为1500 mg/L的情况下,氯化铁和聚合硫酸铁对总磷的去除率分别为92.12%和78.65%,氯化铁的作用效果最佳,聚合硫酸铁次之。
    第二个图表明,当总磷浓度降到0.5mg/L以下,FeSO4和FeCl3的加药量分别为7.5mg/L的Fe2+和9mg/L的Fe3+。但是通过沉淀观察发现,FeSO4・7H2O作混凝剂时,水样较浑浊,并没有形成很明显的絮状沉淀,去除效果较差,也没有出现FeCl3大量投加后出现的很明显的固液分离界面,只是生成很细小的固体状颗粒。原因是二价铁离子与磷酸根反应较差,氧化为三价铁离子后,可望取得更好的除磷效果。虽然从投药量上看FeCl3・6H2O明显多于FeSO4・7H2O,但前者析出物沉降性能更好,所以综合来说氯化铁比硫酸亚铁除磷效率更高!

钙盐除磷剂

    原理:污水中的磷与石灰中的钙产生反应。形成[Ca5(OH)(PO4)3](羟磷灰石),其反应式如下:5Ca2+4OH十3HPO4-Ca5(OH)(PO4)3十3H2O在碱性条件下羟磷灰石沉淀,从而去除了磷酸根。
    药剂:钙盐除磷一般常用的有石灰和氯化钙,比较如下图所示;

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    通过试验发现加入无水氯化钙之后,对原水中总磷的去除效果较差,故直接弃用无水氯化钙。由图8可以看出,要使出水中总磷浓度降到0.5mg/L以下,需加入80mg/LCa2+。从去除效果看,Ca(OH)2的去除效果明显好于CaCl2的去除效果,但是用Ca(OH)2除磷,加药量很大。

总结

     铝盐和铁盐的除磷效果明显,絮凝物沉降性能好,但是铝盐因为需要过量投加除磷,会导致水中铝离子过高,而铝离子对人体毒性比较大,最常听说的是会杀死神经元,使人的记忆力减退或丧失,引发早老性痴呆症等疾病。而铁离子的过量会导致出水颜色变深,铁离子对设备也会加速腐蚀!钙盐生成的Ca5(OH)(PO4)3沉淀性比较差,反应要求在碱性条件下进行,pH值偏高,且出水硬度大,但是石灰成本很低。
     如果从成本、效果和操作复杂性综合考虑,铁盐较铝盐,钙盐除磷效果更好,铁盐是最佳的除磷药剂!


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