鐵鹽除磷的反應(yīng)方程式可以表示為:主反應(yīng):Fe3 po3-4=fe3o 4
Fe2++PO3-4=Fe3(PO4)2
副反應(yīng):Fe3 ^ 3HCO-3=Fe(OH)33CO 2;
鐵鹽的除磷過程是:Fe3+溶于水后,一方面與磷酸根形成不溶性鹽,另一方面通過溶解和吸水可發(fā)生強(qiáng)水解,水解的同時發(fā)生各種聚合反應(yīng),形成較長線性結(jié)構(gòu)的多核羥基配合物。含鐵的羥基絡(luò)合物能有效地降低或消除膠體在水中的電位。膠體通過電中和、吸附架橋和絮體清掃凝聚,然后通過沉淀分離去除磷。鐵鹽的最適pH值約為8。
傳統(tǒng)的鐵鹽混凝劑有硫酸鐵、氯化鐵、硫酸亞鐵等??紤]到純度和衛(wèi)生質(zhì)量,硫酸亞鐵工業(yè)產(chǎn)品很少使用。實踐中廣泛使用氯化鐵,生產(chǎn)一噸無水氯化鐵需要0.55噸氯氣,不僅生產(chǎn)成本高、價格昂貴,而且由于氯氣供應(yīng)的限制,產(chǎn)品有限。此外,液態(tài)氯化鐵在運(yùn)輸和儲存中存在很多問題,固態(tài)氯化鐵容易潮解,因此在密閉容器中包裝、運(yùn)輸和儲存非常麻煩。
新型鐵鹽混凝劑主要包括聚合鐵鹽和含鐵無機(jī)聚合物。聚合鐵鹽,如聚合硫酸鐵、聚合硫酸鐵和多氯硫酸鐵(PFCS),是近年來發(fā)展迅速的水處理混凝劑。
聚合硫酸鐵又稱堿式硫酸鐵。與傳統(tǒng)的三氯化鐵、硫酸鐵等凈水劑相比,聚合氯化鐵具有以下突出特點(diǎn):混凝性能優(yōu)異,絮體形成速度快,密度高,質(zhì)量好,沉降速度快,尤其適用于低溫低濁水;適用水體酸堿度范圍廣;對水中BOD、COD、重金屬離子有較強(qiáng)的去除能力,具有脫色、除臭、脫水、脫油的作用,殘留鐵離子少;使用時腐蝕性小。實驗表明,用聚合鐵凈化水不會增加亞硝酸鹽氮和鐵的含量,但會降低它們的含量,是一種優(yōu)良的飲用水混凝劑。
聚離子在硫酸鐵分子簇的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中插入羥基,形成以O(shè)H-為橋的多核配位離子。聚離子的堿性越高,分子聚合度越大,形成的羥基絡(luò)合物電荷越多,表面積越大,絮凝性能越好。因此,在聚酰亞胺生產(chǎn)的基礎(chǔ)上加入少量改性劑,可以制備改性聚酰亞胺,其堿性和聚合度更高。
聚合氯化鐵硫酸鹽(PFCS)以混合鹽酸為原料,溶解軋鋼廢渣浸出液,可制得聚氯硫酸鐵。這是一種新開發(fā)的無機(jī)高分子混凝劑。具有優(yōu)異的電荷中和和吸附架橋功能。用于給水和污水處理時,混凝過程中形成的礬花量大,沉降快,除磷效果好,沉降污泥脫水性能好,無二次污染。此外,該凈化劑生產(chǎn)工藝簡單,原料易得,生產(chǎn)成本低。與聚合氯化鋁(PAC)相比,同等水質(zhì)的處理成本可降低30%左右,聚合硫酸鐵在pH 6 ~ 9范圍內(nèi)具有良好的絮凝除濁性能。其混凝效果優(yōu)于聚合氯化鐵和三氯化鐵,可用于飲用水處理。
此外,還有一些其他特殊用途的鐵鹽,主要是鋁鐵復(fù)鹽及其水解聚合物,可以先羥基化聚合再混合,也可以先混合再羥基化聚合。然而,最終總是需要形成具有較高聚合度的羥基化無機(jī)聚合物形式,以獲得優(yōu)異的絮凝效率,例如聚合硫酸鋁鐵(PAFCS)和聚合硫酸鋁鐵(PFAS),它們在污水處理中具有獨(dú)特的效率,并且是其他混凝劑。
一般來說,鐵鹽作為除磷絮凝劑,對受納水體的影響小于鋁鹽和石灰,是三者中最值得研究的處理藥劑。