某化工企業的循環冷卻水系統采用的補充水源為海水淡化水水（相關水質數據見表1）‚，對該企業的碳素鋼管道產生了極強的腐蝕性，系統運行3個月后‚補充水出水端的水體中含鐵量已高達1．2ｍｇ／Ｌ（普通水體含鐵量低于0．2ｍｇ／Ｌ）‚水體顏色為淡黃色。隨著循環冷卻水中水質濃縮倍數的升高‚循環冷卻水的總鐵含量最高時可達到6．7ｍｇ／Ｌ，‚濁度為22．3ＮＴＵ。為解決含鐵量過高的問題，‚我們采用聚氯化鋁鐵（聚氯化鋁鐵）絮凝沉降水中的鐵離子。
| 項目 | ｐＨ | 電導率 | Ｃａ2＋ | 堿度 | 總鐵 離子 |
Ｃｌ－ | 總磷 | 鋅 |
| 數值 | 8．57 | 667 | 2．80 | 0．43 | 0．14 | 192 | 0 | 0 |
聚氯化鋁鐵是一種性能優良的無機高分子絮凝劑‚既具有鋁鹽絮凝劑的處理面廣、除濁效果好、對設備管路腐蝕性小等優點‚又具有鐵鹽絮凝劑沉降快、易分離、低溫水處理性能好和水處理ｐＨ范圍大等特點。聚氯化鋁鐵同時還克服了鋁鹽絮凝劑處理后水體中殘余鋁離子濃度較高和鐵鹽絮凝劑穩定性較差的缺點‚在水的混凝沉淀處理中表現出較高的效能‚而且還具有生產工藝簡單、原料來源廣、生產成本低廉、可以簡化水處理工藝等優點。
某化工企業循環冷卻水‚外觀為黃色透明液體‚其水質分析數據見表2。
| 項目 | ｐＨ | 電導率 | Ｃａ2＋ | 堿度 | 總鐵 離子 |
總磷 | 鋅 | 濁度 |
| 數值 | 8．32 | 1537 | 26．08 | 1．79 | 6．48 | 6．32 | 1．43 | 22．3 |
聚氯化鋁鐵（聚合氯化鋁鐵）‚工業品‚鐵鋁有效質量分數為13％；氫氧化鈉‚分析純；722型可見分光度計。
取若干個2Ｌ燒杯‚分別準確注入1Ｌ試驗水樣‚用氫氧化鈉溶液（1ｍｏｌ／Ｌ）分別調節各水樣的ｐＨ至8．00、9．00、10．00、11．00。在各試樣中加入一定量的聚氯化鋁鐵‚靜置觀察‚0．5ｈ后測定各試樣中總鐵和各項目的含量。
試驗開始后重點以5、10、20ｍｉｎ為考察時間‚試驗現象見表3。
| 聚氯化鋁鐵加藥量／ （ｍｇ·Ｌ－1） |
試驗現象 | |||
| ｐＨ＝8．00 | ｐＨ＝9．00 | ｐＨ＝10．00 | ｐＨ＝11．00 | |
| 50 | 無絮凝產生 | 無絮凝產生 | 無絮凝產生 | 無絮凝產生 |
| 100 | 0ｍｉｎ時開始有沉淀出現 | 10ｍｉｎ時開始有沉淀出現 | 10ｍｉｎ有少量絮團但不下沉 | 10ｍｉｎ有少量絮團但不下沉 |
| 150 | 10ｍｉｎ時沉淀現象較明顯‚ 20ｍｉｎ時上清液較清 |
1ｍｉｎ內有絮團產生‚10ｍｉｎ時沉淀現象較明顯‚20ｍｉｎ時上清液較清 | 10ｍｉｎ有少量絮團‚15ｍｉｎ后開始出現絮團 | 10ｍｉｎ有少量絮團‚15ｍｉｎ后開始出現絮團 |
| 200 | 2ｍｉｎ開始有沉淀出現 | 1ｍｉｎ開始有沉淀出現 | 10ｍｉｎ有大量絮團‚已下沉 | 10ｍｉｎ有大量絮團‚已下沉 |
| 250 | 20ｓ即有沉淀產生 | 加入后即可看到絮團出現 | 10ｍｉｎ有大量絮團‚已下沉 | 10ｍｉｎ有大量絮團‚已下沉 |
根據上述試驗現象‚當聚氯化鋁鐵的投加量少于100ｍｇ／Ｌ時‚不論ｐＨ為多少‚短時間內都很難形成有效的絮凝沉淀；隨著聚氯化鋁鐵投加量的增加‚絮凝時間也在縮短‚其中聚氯化鋁鐵的投加量為250ｍｇ／Ｌ‚ｐＨ為8．00和9．00時‚絮凝時間最短。
試驗進行15ｍｉｎ后測定試樣的ｐＨ‚ｐＨ變化情況如表4所示。
| 聚氯化鋁鐵加藥量／ （ｍｇ·Ｌ－1） |
時間 | ｐＨ變化 | |||
| 50 | 實驗前 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 15min | 7．33 | 8．16 | 9．52 | 10．81 | |
| 100 | 實驗前 | 8．00 | 9．00 | 10．00 | 11．00 |
| 15min | 6．68 | 7．06 | 9．10 | 10．69 | |
| 200 | 實驗前 | 8．00 | 9．00 | 10．00 | 11．00 |
| 15min | 6．35 | 6．62 | 8．78 | 9．97 | |
從15ｍｉｎ后的ｐＨ測定結果來看‚由于聚氯化鋁鐵本身呈酸性,‚因此加入聚氯化鋁鐵后不論投加量多少‚水樣ｐＨ都會下降‚且下降幅度與聚氯化鋁鐵的投加量有一定關系。
試驗進行30min后‚用分光光度法測定各試驗水樣中的總鐵離子含量‚如圖1所示。由圖1可以看出‚在不同ｐＨ下加入聚氯化鋁鐵‚經過藥劑的絮凝沉降作用‚循環冷卻水中總鐵離子的質量濃度都有所下降‚且隨著加藥量的增加‚下降趨勢更明顯。其中當ｐＨ為9‚聚氯化鋁鐵加藥量達到150ｍｇ／Ｌ時‚，水中總鐵離子可降到0．5ｍｇ／Ｌ以下。
試驗進行60min后‚用分光光度法測定水樣中總磷和鋅離子的含量‚如圖2、圖3所示。
由圖2、圖3可以看出‚向不同ｐＨ的水樣投加聚氯化鋁鐵‚隨著加藥量的增加‚循環冷卻水中的總磷和鋅離子含量都在減少‚由于目前的水處理藥劑大多采用磷系和鋅系配方‚所以聚氯化鋁鐵的加入會對水中存在的其他藥劑產生影響。
重點考察了各ｐＨ條件下‚不同濃度的聚氯化鋁鐵對含鐵量較高的循環冷卻水水質的影響。從試驗結果來看‚聚氯化鋁鐵對水中的鐵離子起到了很好的絮凝效果‚可以使水中總鐵離子去除率達到90％以上。但在去除鐵離子的同時‚聚氯化鋁鐵也會導致循環冷卻水ｐＨ下降、水中其他水處理藥劑的總磷和鋅離子減少‚這些都對循環冷卻水的緩蝕和阻垢造成不利影響。所以在實際使用聚氯化鋁鐵時要全面考慮‚選擇合適的投加量‚才能取得理想的處理效果。