無機鹽類混凝劑屬於能使溶液中微粒凝集成絮狀沉澱的物質。品種較少，但在水處理中套用較普遍，主要是水溶性的兩價或三價金屬鹽，如鐵鹽和鋁鹽及其水解聚合物。可以選用的無機鹽類混凝劑有硫酸鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋁鉀（明礬）、鋁酸鈉和硫酸鐵等。
基本介紹
- 中文名：無機鹽類混凝劑
- 外文名：Inorganic salt coagulant
- 套用學科：環境工程
- 適用領域範圍：環境生態
- 套用：水處理
- 包含：硫酸鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵等
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簡介
目前套用最廣的無機鹽類混凝劑是鋁鹽和鐵鹽。其中，鋁鹽主要有硫酸鋁、明礬、聚合氯化鋁等；鐵鹽中最主要的有三氯化鐵、硫酸亞鐵和硫酸鐵等。另外，碳酸鎂也可以作為混凝劑。
水溫對混凝效果影響很大。無機鹽類的混凝劑的水解是吸熱反應，水溫低時，水解困難。如硫酸鋁，當水溫低於5℃時，水解速度變慢，要求最佳溫度是35～40℃。且水溫低時，黏度增加，不利於脫穩膠粒相互絮凝，影響絮凝體的結塊，進而影響後續沉澱處理的效果。
水溫低時，硫酸鋁水解困難，形成的絮凝體較鬆散，效果不及鐵鹽。鐵鹽中主要有三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵等。三氯化鐵是褐色結晶體，極易溶解，形成的絮凝體較緊密，易沉澱，吸水易潮濕，難保管。
分類
① 硫酸鋁。硫酸鋁為白色有光澤結晶，分子式為Al2（SO4）·nH2O，根據乾燥失水情況不同，其中n=6、10、14、16、18和37不等，常用的為有18個結晶水的Al2（SO4）·18H2O，分子量666.41，相對密度1.61。硫酸鋁易溶於水，水溶液呈酸性，常溫下溶解度約為50%，沸水中溶解度提高至90%以上。
固體硫酸鋁需溶解投加，一般配製成10%左右的重量百分濃度使用。對於附近有硫酸鋁生產廠的水廠，可以考慮肖接採用未經濃縮結晶的液態硫酸鋁，可以節省由於濃縮結晶增加的生產成本。
② 三氯化鐵。三氯化鐵為黑褐色有光澤結晶，分子式為FeCl3·6H2O有強烈吸水性，極易溶於水，溶解度隨溫度上升而增大。市售無水三氯化鐵產品中FeCl3含量可達92%以上，不溶性雜質小於4%。三氯化鐵適合於乾投或濃溶液投加，但配製和投加設備均需採用耐腐蝕器材。
採用三氯化鐵作混凝劑時，其優點是易溶解，形成的絮凝體比鋁鹽絮凝體密實，沉降速度快，處理低溫、低濁水時效果優於硫酸鋁，適用的pH範圍較寬，投加量比硫酸鋁小。其缺點是三氯化鐵固體產品極易吸水潮解，不易保管，腐蝕性較強，對金屬、混凝土、塑膠等均有腐蝕性，處理後水色度比鋁鹽處理水高，最佳投加量範圍較窄，不易控制等。
③ 硫酸亞鐵。硫酸亞鐵為半透明綠色結晶，俗稱綠礬，分子式為FeSO4·7H2O，易溶於水，20℃時溶解度為21%。硫酸啞鐵通常是生產其他化工產品的副產品，價格低廉，但應檢測其重金屬含量，保證在其最大投量時處理後水中重金屬含量不超過國家有關水質標準的限量。
固體硫酸亞鐵需溶解投加，一般配製成10%左右的重量百分比濃度使用。當硫酸亞鐵投加到水中時，離解出的二價鐵離子只能水解形成單核配合物，混凝效果不如三價鐵離子，而且未水解的二價鐵離子殘留在水中使處理後水帶色，若二價鐵離子與水中有色物質發生反應後會生成顏色更深的溶解性物質，使處理後水的色度更大。若能使投加到水中的二價鐵離子迅速氧化成三價鐵離子，則可克服以上缺點。通常情況下，可採用調節pH、加入氯、曝氣等方法使二價鐵快速氧化。
鋁鐵鹽混凝機理
鋁鹽和鐵鹽是常用的混凝劑，它們水解過程及水中混凝作用機理相似，只是鐵鹽可以在較寬的pH範圍內使用。現以鋁鹽為例，說明其水解產物如何發揮凝聚和絮凝作用。
水處理中投加鋁鹽混凝劑的濃度大致為10-10mol/L。pH<3時，其主要形態（略去配位水）是AI離子，pH>3，迅速發生水解反應，形成單核絡合物。
pH>4後，AI（OH）2+增多，借羥基為中間體，發生羥基橋聯反應，把各單核絡合物的金屬離子結合起來，成為雙核絡合物。
鋁鐵鹽混凝作用
鋁鹽、鐵鹽混凝劑主要是以水解產物發揮混凝作用。
（1） 低聚合度高電荷的多核絡離子，對水中膠體雜質發揮壓縮雙電層及電中和作用，使膠粒脫穩凝聚。
（2） 高聚合低電荷無機高分子及凝膠狀化合物，在膠體雜質微粒之間粘結架，使它們發生凝聚。
（3） 鋁鐵鹽以難溶氫氧化物沉澱物存在，生成微小的絮體，可以吸附和粘結膠體雜質，卷掃它們一起從水中分離出去。三價鐵鹽在pH5-6範圍內能有效去除水溶性活性、酸性等陰離子染料。
上述三種作用可能是同時產生，在不同條件下，某種作用可能是混凝過程主要因素。例如，如果pH適當，膠體雜質濃度適宜，架橋絮凝可能是主要的，而pH較高，雜質濃度不大，投藥量較充足時，吸附卷掃可能是主要形式。染料、染色廢水最佳混凝條件主要通過試驗確定。
