鋁和鐵具有許多相似的性質(zhì)，如原子共價半徑。離子半徑都比較相近，F(xiàn)e3＋，Al3＋均具有相同的電荷，它們易水解，其鹽具有共價性。因此，它們可通過交叉共聚，形成多核、更長。更穩(wěn)定的分子鏈，得到混凝效果更好的無機(jī)高分子復(fù)合混凝劑——聚合鋁鐵。這類復(fù)合混凝劑兼有聚鋁和聚鐵的特點(diǎn)，既能克服鋁鹽處理的礬花生成慢、礬花輕。沉降慢的缺點(diǎn)，又能克服鐵鹽的出水不清、色度高的缺點(diǎn)。通常以鋁鹽為主，鐵鹽為輔，其價格比PAC略高一點(diǎn)點(diǎn)。近幾年來，研制和應(yīng)用這類混；凝劑已成為熱點(diǎn)和發(fā)展的明顯趨勢。我國在這一領(lǐng)Z域內(nèi)比較活躍，發(fā)表的論文和公布的專利較多。主要原材料是鋁鹽、鐵鹽和硅酸鹽以及含鋁鐵等元素的礦物。礦渣廢料，因而其原料來源廣，同時生產(chǎn)工藝比較簡單，有利于開發(fā)利用。我國已開發(fā)的鋁限復(fù)合混凝劑種類較多，我們將它們分為3大類：只含兩種陽離子的鋁鐵復(fù)合混凝劑，含有多種陰離子的鋁鐵復(fù)合混凝劑，以及含有其它陽離子的鋁鐵復(fù)合混凝劑。
1.只含兩種陽離子的鋁鐵復(fù)臺混凝劑
在這類復(fù)合混凝劑中，除鋁、鐵外，不含其它金屬離子（即使有，也很少），陰離子則以一種為主?？梢哉f，其組成相對比較簡單，純度較高。無疑這對原料有較高的要求。由于雜質(zhì)少，特別是有害物質(zhì)少，則它們適用于飲用水的處理。對這類混凝劑研究也比較深入，其中部分產(chǎn)品已進(jìn)入國內(nèi)水處理市場。這類混凝劑主要有以下幾種：
1.1聚合氯化鋁鐵（PAFC）
通常采用PAC與FeCl3（或和FeCl2）反應(yīng)，或者AlCl3或低聚氯化鋁與鐵反應(yīng)，再進(jìn)行羥基化聚合，就可制得聚合氯化鋁鐵?；?qū)⒎鬯榈匿X土礦放入反應(yīng)釜中與鹽酸反應(yīng)，然后將其倒入攪拌池中，并加入高鋁灰和水，攪拌3-5h，沉淀即為產(chǎn)品。PAFC產(chǎn)品為淡黃色、暗黃色片狀、粒狀或粉狀固體，易溶于水，在空氣中易潮解。液體產(chǎn)品為淡黃色透明或懸濁液，相對密度＞1.2，w（Al2O3）＝6.0％-6.5％，w（Fe2O3）＝4.0％-4.3％，鹽基度為30％-50％，pH值（1％水溶液）為2-3。該產(chǎn)品用于生活飲用水。工業(yè)用水的凈化和各種污水的化學(xué)處理。如某電子管廠用PAFC處理濁度為319NTU的廢水，投加量為0.4或0.6mg/L，處理后的水無色透明，重金屬達(dá)標(biāo)。某廠最初用PAC和PFS處理電鍍廢水，鋼總是不能達(dá)標(biāo)，采用PAFC后各項指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。用PAFC處理生產(chǎn)洗滌劑的廢水，比用PAC，PFS和PFSC的效果要好得多。因此，PAFC是聚鋁和聚鐵的替代產(chǎn)品[1-7]。
1.2聚合硫酸鋁鐵（PAFS）
以鋁土礦、高鋁灰、硫酸為原料，接與PAFC相同的工藝過程制備PAFS。也可在反應(yīng)器中，依次加入硫酸亞鐵、硫酸鋁、水、硫酸及硝酸鋁，通入空氣并進(jìn)行攪拌，氧化、水解、聚合反應(yīng)約0.5h，得到紅棕色透明液體，鹽基度達(dá)19％，ρ（Fe3＋）161.4g/L，ρ（Al3＋）7.0g/L。PAFS用于煉油工業(yè)廢水的處理，采用浮選法和投加PAFS（8或10mg/L），去油率達(dá)99％，COD降低88.5％。PAFS用于污泥脫水，具有最佳投加量小，濾餅含水率低，濾液透光性好，澄清度高等特點(diǎn)。其效果均明顯優(yōu)于PAC和PFS[7-10]。
1.3聚合硅酸鋁鐵（PSAF）
通常將高模數(shù)（M≥3.0）的水玻璃稀釋，在快速攪拌下滴加稀硫酸，至pH值約為5.7，放置一段時間后使其聚合，然后加入硫酸鋁和硫酸鐵溶液，陳化一段時間后即得PSAF。它是透明、均一、呈紅褐色的溶液，穩(wěn)定性好，可放置2-3個月。用n（Fe）/n（Al）＝1：3，n（SiO2）/n（Fe＋Al）＝l：3的PSAF，在pH＝10的條件下，可使合成洗滌劑廢水中的LAS去除率達(dá)到90％以上。用于松花江水的除濁處理，處理后的殘余濁度?。?.6度），完全符合我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。其它文獻(xiàn)也說明PSAF具有較優(yōu)的混凝性能，其用量少，適宜的pH值范圍較寬，形成礬花迅速，并且絮體粗大結(jié)實(shí)，是一種有發(fā)展前途的凈水劑[11-16]。
2.含有多種陰離子的鋁鐵復(fù)合混凝劑
應(yīng)用表明，在聚合鋁（鐵）中，引入一定量的高價陰離子，如SO42-，PO43-后，能提高聚合鋁的分子量和穩(wěn)定性，也使多核配合物的電荷量增高，從而有更好的混凝效果在共存陰離子中，研究較多的是氯根和硫酸根、以及由于添加活性硅酸而形成的硫酸根和硅酸根等。
2.1聚合硫酸氯化鋁鐵（PAFCS）
把礦渣中的有效成份鐵。鋁置換出來，再用添加劑調(diào)聚，就可制得PAFCS。其主要技術(shù)指標(biāo)：外觀為深棕紅色透明液體；密度（2℃）為1.2g/cm3；w（Al2O3）＝8%-12%；w（Fe2O3）＝0.8％-1.3％；；w（SO42-）＝2%-4％，pH2.5-4；堿化度50％-75％。采用PAFCS處理印染廢水，投加量為500mg/L時，色度去除率高達(dá)98％。PAFCS比明礬和PAC具有更高的除濁性與更快的沉降速度及更低的處理成個，很有可能成為后兩種凈水劑的替代品而具有很大的市場潛力[17-19]。
2.2聚合硫基硅酸鋁鐵（PAFSSC）
將活性粘土與HCl-H2SO4混合酸在90-110℃反應(yīng)Zh，冷卻分離，制得鋁鐵酸性溶液。然后在其中投加鋁酸鈣礦粉，于80-100℃反應(yīng)1-2h，再加入預(yù)先用水玻璃加稀硫酸制得的活性硅酸，反應(yīng)0.5h，沉降后可得液體的PAFSSC產(chǎn)品，其主要質(zhì)量指標(biāo)：w（Al2O3）＝10.01％，w（Fe2O3）＝1.82％，鹽基度68.7％，水不溶物0.2％，pH（l％水溶液）4.2。此凈水劑除濁效果明顯優(yōu)于單獨(dú)投加PAC或PFS。
3.含有其它陽離子的鋁鐵復(fù)合混凝劑
在鋁鐵復(fù)合混凝劑中，除了鋁、鐵外，還含有其它的金屬，如鈣。鎂等。這些“雜質(zhì)”金屬離子的出現(xiàn)，是由不純的原材料帶來的。實(shí)驗(yàn)表明，象鈣、鎂這類金屬離子，?？商岣咧黧w混凝劑的絮凝效果，對某些工業(yè)廢水來說，效果比較顯著。誠然，雜質(zhì)并非都是有益的。事實(shí)上，以礦物、礦渣廢料為原料制得的復(fù)合混凝劑，常使產(chǎn)品重金屬含量偏高，從而限制了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。
3.1含有鈣的鋁鐵復(fù)合混凝劑
以含鋁、鐵的煤研石、高嶺土、鋁礬土為原料制得的硅鈣復(fù)合型聚合氯化鋁鐵（SCPAFC）用于制革廢水（ρ（SS）為300mg/L，濁度為1000NTU左右，COD為1000mg/L左右，PH為6.5-8）的處理，濁度去除率為99％，SS去除率為95％，COD去除率為90％，Cr3的去除率為85％左右。各項性能均優(yōu)于PAC的2倍以上。SCPAFC還可用于生活和生產(chǎn)用水及其它廢水的凈化處理，效果優(yōu)良”[20]。以鋁廠赤泥為原料，經(jīng)過酸溶、活化聚合等步驟，制備出以PAC為主，同時含有鐵、硅、鈣等有效成分的復(fù)合混凝劑。對直接耐酸大紅溶液和分散黃溶液的脫色試驗(yàn)結(jié)果表明，其脫色效果優(yōu)于PAC和PFS[21]。以聚合硫酸鋁鐵、鈣鹽為主的多聚物XG977，適合于處理含油廢水。在投加量相同條件下，處理效果明顯優(yōu)于PAC，并且污泥體積小，沉降仕能也優(yōu)于PAC，綜合處理費(fèi)用比PAC低20％[20]。
3.2含有鎂的鋁鐵復(fù)合混凝劑
利用廢棄物硼泥和含AlCl3的鹽酸廢液制得的黃褐色硼泥復(fù)合混凝劑固體，在處理ρ（COD）為420mg/L、色度＜200倍，pH＞8.0的印染廢水時，投加0.3g/L一次處理可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，COD去除率達(dá)67％，SS及色度去除率均達(dá)98％以上，比PAC的處理效果好，而成本僅為PAC的1/10-l/8[23-24]。用硼泥復(fù)合混凝劑處理制革廢水和生活污水時，效果都很好[25-26]。用氫氧化鋁。氯化鐵、氯化鎂和鹽酸為原料，制備了復(fù)合混凝劉鐵鎂鋁聚合物FMA，其對硅藻土模擬水樣的絮凝沉降性能遠(yuǎn)優(yōu)于PAC。在處理印染廢水。造紙廢水及采油污水時，均取得了良好的效果。含有鐵、鎂、鋁等多種離子的新型復(fù)合混凝劑PAFM，對成分復(fù)雜的工業(yè)印染廢水具有良好的脫色效果和COD去除能力，而且pH值適應(yīng)范圍較寬。
3.3鋁鐵錫共聚物
新研制成功的鋁鐵錫共聚物，對模擬水樣處理的初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種混凝劑有可能成為比鋁鐵共聚物更為優(yōu)良的混凝劑。
4.結(jié)語
綜上所述，我國對鋁鐵復(fù)合混凝劑的研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用諸方面均取得了可喜的進(jìn)展，但還存在不少問題，主要有：開發(fā)出來的品種多，而大量生產(chǎn)和廣泛使用的品種少；缺乏理論指導(dǎo)，因而出現(xiàn)簡單復(fù)配、拼湊的“新品種”；多數(shù)廠家生產(chǎn)工藝設(shè)備比較落后，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定，有的產(chǎn)品含有較高的水不溶物和一些有害雜質(zhì)。這些都直接或間接地影響了鋁鐵復(fù)合混凝劑的廣泛應(yīng)用。只有克服上述問題，才能加速我國聚合鋁鐵混凝劑工業(yè)逐步走上規(guī)模化、系列化的道路，滿足環(huán)保事業(yè)日益增長的需求。
