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专题综述
三氯化铁的絮凝机制与研究趋势
娄永江,宋美,魏丹丹,魏玖红,杨贤
(宁波大学海洋学院,浙江宁波315211)
摘要:针对污水处理过程中广泛应用的三氯化铁絮凝剂,作者从杋理与研究趋势两方面进行了
相关探计,在机理上阐述了4种机理的特点,包括电中和、吸附架桥、网捕卷扫以及压缩双电层,
在研究趋势上提出了对絮体结构、构象、zeta电位以及三氯化铁协同效应的加强研究
关键词;三氯化铁;絮凝机理;研究趋势
中图分类号:X703文献标志码:A文章编号:1673-1689(2016)07-0673-04
Mechanism Study on the Flocculating of Ferric Chloride
and Recent Progress
LOU Yongjiang, SONG Mei, WEI Dandan, WEI Jiuhong, YAN Xian
(School of Marine Science, Ningbo University, Ningbo 315211, China)
Abstract: Ferric chloride is widely used in the wastewater treatment. The mechanism study on the
flocculating of ferric chloride and the recent progress were discussed in this paper. Four typical
mechanisms were illustrated including charge neutralization, adsorption bridging, sweep flocculation
and compressing thickness of electric double layer. The current research progress was reviewed and
intensive study was suggested on floc structure, conformation, zeta potential and the synergistic effect
of ferric chloride
Keywords: ferric chloride, mechanism of flocculation, research progress
三氯化铁作为絮凝剂具有易溶于水、絮凝速度等?在研究 Proteus Mirabilis产的絮凝剂的絮凝活性
快、形成的絮体密实、pH应用范围广、成本低等优时,发现Fe”有利于絮凝活性的增加,证明三氯化铁
点,而且安全无毒,所以常选用三氯化铁做絮凝剂可促进其他絮凝剂协同增效。三氯化铁还用于絮凝
处理化工、食品、造纸、石油、煤矿以及环境保护等废水中的有机物四,施压芳叫选用三氯化铁絮凝鱼
领域的废水。除以上优点外,三氯化铁还能使废水糜漂洗液中的蛋白质,在最佳条件下蛋白质的回收
中的COD值、色度值大大降低?。马丽丽等利用率为80.48%,COD的去除率达72.12%
三氯化铁处理制浆造纸中段废水,其COD值、色度
但是研究报道中关于三氯化铁的絮凝机理并
值的去除率分别达90.1%、87.5%。对含重金属的废不是十分清楚,同时与其他复合絮凝剂相比,三氯
水,研究证明(溶液中Fe*通过吸附的方式可以有化铁的絮凝效率偏低。
效的去除废水中的砷、磷等重金属离子。另外,Xi
收稿日期:2015-08-10
基金项目:国家海洋局海洋公益性行业科研专项(201305013);宁波市重大农业科研攻关项目(2012C1001)。
作者简介:娄永江(1965一),男,渐江绍兴人,农学碩士,教授,主要从事水产品加工研究。E-mail:louyongjiang(@nbu.edu.cn
含品5す护杖根2016年第35卷第7期673
万方数据
Review
LOU Yongjiang, et al: Mechanism Study on the Flocculating of
Ferric Chloride and Recent Progress
1Fe在溶液中的存在形式
21压缩双电层机理
压缩双电层机理的前提是胶体或微小颗粒具
关于铁盐在水解过程中Feb+的变化研究已有文有双电层结构。当向胶体分散系中投加可产生高价
献报道。三氯化铁水解时会根据溶液中pH的不反离子的电解质,通过增大溶液中的反离子浓度,
同而发生不同程度的水解,当pH<3时,强酸性条件从而使扩散层厚度减小、胶体粒子的zeta电位降低
下Fe在水中将以Fe(H2O)。的形式存在?,当
的作用便是压缩双电层机理。大多数无机絮凝剂与
H值逐渐升高时,Fe(H-O)会发生水解生成微粒之间在其他吸附方式发生初期,压缩双电层起
如Fe2(OH)2+、Fe(OH)+、Fes(OH)°+、Fes(OH),、到了促进作用。
Fe(OH)12+、Fe(OH)n2+、Fer(OH)10+Fe(OH)2
溶液中的Fe水解生成的多羟基聚合物往往其
Fea(OH)x2等各种多核羟基络合物,最后生成Fe有较多的正电荷,使得溶液中的反离子浓度增大,
(OH)3沉淀。
从而压缩胶体表面的双电层,使得扩散层的厚度减
刘善培指出Fe2盐水解的过程是复杂的,假小,zeta电位相应降低,胶粒之间存在的排斥力会相
设在三氯化铁的水解反应式中,配体取代配位水分应减少,胶体或徽小颗粒随即失稳
子,则可简化其生成的水解形态如下式
2.2吸附电中和机理
通过影响胶体表面的电荷使胶体的稳定性受
Fe(HO
=Fe(H).OH
到影响的作用即电中和作用。当大量的异号离子由
Fe(H1?AOH)H
于电中和作用吸附在胶体表面上使其表面电荷减
Fe(H1O,(OH)
少到某个临界值时,胶体与带电粒子便会直接接触
发生絮凝作用。王曙光等研究微生物絮凝剂时,发
Fe(HO)(OH)
Fe(HO(OH
现絮凝效果达到最好的时候,絮凝机理是电中和和
Fe(OH
架桥共同作用的结果,说明可以通过改变其带电性
Fe3*在水解的同时会进行聚合反应生成Fe而发生絮凝作用。i等发现用硫酸铝絮凝高岭土
(OH)3沉淀,反应式如下:
时,当其投加量为0.1molL时,此时电中和机理
起到了主要作用,测得的zeta电位接近于零啊
0H、ン、
三氯化铁在溶液中水解形成的带正电的多核
OH/\ OH
聚合物与带负电的胶粒之间由于静电作用发生吸
附后,由丁电中和作用改变了胶粒表面的电荷量,
使表面的zeta电位降低,从而发生絮凝。研究发现
三氯化铁絮凝水中腐殖酸时,由于腐殖酸帯负电
研究认为7明,三氯化铁在溶液中发生絮凝时,能与带正电荷的氢氧化铁产生吸附作用,通过电
首先进行自身的水解和聚合生成各种多核聚合物,和,使腐殖酸发生絮凝沉淀。三氯化铁的电中和机
这些聚合物均带不同数量的正电荷,能中和带负电理通常在胶体等电点附近发生。
的胶体颗粒,或者发生吸附作用,使溶液中的胶体
以上两种机理分析可知,“压缩双电层”和“吸
颗粒脱稳,同时吸附后的微粒相互.接近并且相互碰附电中和”都可降低胶体表面的zeta电位,但两者
撞,形成较大的絮体,在重力作用下絮体沉降并卷在作用性质上存在差异。压缩双电层是通过增