混凝剂的产品种类
混凝剂是混凝过程中不可缺少，在混凝过程中占有十分重要的地位。为了获得理想的混凝效果，应根据不同原水水质选用适当的混凝剂。在选用混凝剂时，可以通过模拟实验的方法进行优选，同时也需要对各类混凝剂的特性有初步的了解。
混凝剂的种类繁多，有研究报道的可能多达数百种，但真正得到一定规模应用的仅有数十种。混凝剂的分类方法有多种，按其作用可分为：凝聚剂、絮凝剂、助凝剂；按其化学组成成分可分为：无机混凝剂、有机混凝剂；按其分子量大小可分为低分子混凝剂、高分子混凝剂；按其来源可分为；天然混凝剂、合成混凝剂。其实各种分类方法相互交叉包容，目前通常使用的是前两种分类方法，即按作用分类和按化学组合分类。 无机盐类混凝剂品种较少，但在水处理中应用较普遍，主要是水溶性的两价或三价金属盐，如铁盐和铝盐及其水解聚合物。可以选用的无机盐类混凝剂有硫酸铝、三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝钾（明矾）、铝酸钠和硫酸铁等。
1． 硫酸铝
硫酸铝含有不同数量的结晶水，Al2(SO4)3·18H2O，其中n=6、10、14、16，18和27，常用的是Al2(SO4)3·18H2O其分子量为666.41，比重1.61，外观为白色，光泽结晶。硫酸铝易溶于水，水溶液呈酸性，室温时溶解度大致是50%，pH值在2.5以下。沸水中溶解度提高至90%以上。
硫酸铝在我国使用较为普遍，大都使用块状或粒状硫酸铝。根据其不溶解杂质含量，将硫酸铝分为精制和粗制两种。精制硫酸铝的价格较贵，杂质含量不大于0.5%，Al2O3含量不小于15%；粗制硫酸铝的价格较低，杂质含量不大于2.4%，Al2O3含量不小于15%。
硫酸铝易溶于水，可干式或湿式投加。湿式投加时一般采用10—20%的浓度(按商品固体重量计算)。硫酸铝使用时水的有效pH值范围较窄，约在5.5—8之间，其有效pH值随原水的硬度含量而异：对于软水，pH值在5.7—6.6；中等硬度的水为6.6—7.2；硬度较高的水则为7.2—7.8。在控制硫酸铝剂量时应考虑上述特性。有时加入过量硫酸铝，会使水的pH值降至铝盐混凝有效pH值以下，既浪费了药剂，又使处理后的水发混。
采用硫酸铝作混凝剂时，运输方便，操作简单，混凝效果好，但水温低时，硫酸铝水解困难，形成的絮凝体较松散，混凝效果变差。粗制硫酸铝由于不溶性杂质含量高，使用时废渣较多，带来排除废渣方面的操作麻烦，而且因酸度较高而腐蚀性较强，溶解与投加设备需考虑防腐。
2． 三氯化铁
三氯化铁(FeCl3·6H2O)是一种常用的混凝剂，是黑褐色的结晶体，有强烈吸水性，极易溶于水，其溶解度随温度上升而增加，形成的矾花，沉淀性能好，处理低温水或低浊水效果比铝盐好。我国供应的三氯化铁有无水物、结晶水物和液体。市售无水三氯化铁产品中FeCl3含量可达92%以上，不溶性杂质小于4%。三氯化铁适合于干投或浓溶液投加，液体、晶体物或受潮的无水物腐蚀性极大，调制和加药设备必须考虑用耐腐蚀器材(不锈钢的泵轴运转几星期也即腐蚀，用钛制泵轴有较好的耐腐性能)。三氯化铁加入水后与天然水中碱度起反应，当被处理水的碱度低或其投加量较大时，在水中应先加适量的石灰。水处理中配制的三氯化铁溶液浓度宜高，可达46%。
采用三氯化铁做混凝剂时，其优点是易溶解，形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实，沉降速度快，处理低温、低浊水时效果优于硫酸铝，适用的pH值范围较宽，投加量比硫酸铝小。其缺点是三氯化铁固体产品极易吸水潮解，不易保管，腐蚀性较强，对金属、混凝土、塑料等均有腐蚀性，处理后色度比铝盐处理水高，最佳投加范围较窄，不易控制等。
3． 硫酸亚铁
硫酸亚铁（FeS04·7H20）是半透明绿色结晶体，俗称绿矾，易于溶水，在水温20℃时溶解度为21%。
硫酸亚铁通常是生产其他化工产品的副产品，价格低廉，但应检测其重金属含量，保证其在最大投量时处理后水中重金属含量不超过国家有关水质标准的限量。
固体硫酸亚铁需溶解投加，一般配置成10%左右的重量百分比浓度使用。
当硫酸亚铁投加到水中时，离解出的二价铁离子只能生成简单的单核络合物，因此，不如三价铁盐那样有良好的混凝效果。残留于水中的Fe2+会使处理后的水带色，当水中色度较高时，Fe2+与水中有色物质反应，将生成颜色更深的不易沉淀的物质(但可用三价铁盐除色)。根据以上所述，使用硫酸亚铁时应将二价铁先氧化为三价铁，然后再起混凝作用。通常情况下，可采用调节pH值、加入氯、曝气等方法使二价铁快速氧化。
当水的pH值在8.0以上时，加入的亚铁盐的Fe2+易被水中溶解氧氧化成Fe3+ ，当原水的pH值较低时，可将硫酸亚铁与石灰、碱性条件下活化的活化硅酸等碱性药剂一起使用，可以促进二价铁离子氧化。当原水pH值较低而且溶解氧不足时，可通过加氯来氧化二价铁：
6FeSO4+3Cl2=2Fe(SO4)3+2FeCl3
根据以上反应式，理论上硫酸亚铁与氯生物的投量之比约为8:1，但实际生产中，为使亚铁氧化迅速充分氧化，可根据实际情况略增加氯的投加量。
当水的pH值<8.0时，则可加入石灰去除水中CO2，石灰用量可按下式估算：
[CaO]=0.37a+1.27CO2 (1.18)
式中 a——FeSO4的投加量(毫克/升)；CO2——水中CO2的含量(毫克/升)。
当水中没有足够溶解氧时，则可加氯或漂白粉予以氧化，理论上1毫克/升FeSO4需加氯0.234毫克/升。
铁盐使用时，水的pH值的适用范围较宽，在5.0—11间。
4．碳酸镁
铝盐与铁盐作为混凝剂加入水中形成絮体随水中杂质一起沉淀于池底，作为污泥要进行适当处理以免造成污染。大水厂产生的污泥量甚大，因此不少人曾尝试用硫酸回收污泥中的有效铝、铁，但回收物中常有大量铁、锰和有机色度，以致不适宜再作混凝剂。
碳酸镁在水中产生Mg(0H)2胶体和铝盐、铁盐产生的A1(OH)3与Fe(OH)3胶体类似，可以起到澄清水的作用。石灰苏打法软化水站的污泥中除碳酸钙外，尚有氢氧化镁，利用二氧化碳气可以溶解污泥中的氢氧化镁，从而回收碳酸镁。
5.氯化亚铁
直接用于污、废水处理，作为还原剂和媒染剂，广泛用于织物印染，颜料印染，制造等行业，同时还用于超高压润滑油组份，也用于医药，冶金和照相。
1． 生产三氯化铁：
用氯化亚铁固体、盐酸和氯气为主要原料生产三氯化铁，首先是把氯化亚铁配比成溶液，加温通入氯气，可得到三氯化铁溶液，若三氯化铁溶液经过滤、加热、氯气或硝酸氧化、浓缩、冷却，可得到固体六水三氯化铁。二氯化铁完全反应转化成三氯化铁。产品质量符合国家标准GB1621—79的指标。
2．生产固体聚合氯化铁：
（1）在反应釜中投入氯化亚铁晶体，加水后缓加热到45－65℃时，开动反应釜搅拌器，并在反应釜底部通压缩空气，温度至85－95℃时停止加热；
（2）在反应釜上部加入碱性水溶液反应，在反应物液面下加盐酸水溶液反应，控制温度在90～95℃进行，至检测反应物中Fe↑[2+]≤0．15%时停止加入碱液，在盐基度达5～10%时停止加入盐酸水溶液，搅拌，通入压缩空气将物料趁热压入造片机中冷却成固体，粉碎后成为高含量固体聚合氯化铁，应用本发明生产的固体聚合氯化铁，质量稳定、成本低、产品稳定性好、生产过程无三废产生，产品无二次污染的隐患。
3．生产聚合氯化铝铁絮凝剂（PAFC）：
用铝盐和铁盐絮凝剂的基础上生产的一种无机高分子絮凝剂。
4．用氯化亚铁废液优质处理印染废水的方法：
用氯化亚铁优质处理印染废水的方法。通过在印染废水中添加极性介质和改变电离度后，用FeCl2。处理后的印染废水处理液还能与1-2倍量未经处理的印染废水相混配，再调pH值中和，凝聚沉淀，固液分离后排放，废水的COD去除率≥50%，色度去除率70～90%，出水不泛红色，节省废水处理成本30%左右。FeCl2广泛应用于印染废水处理创造了条件，能产生良好的环境效益和经济效益。
对各类污水、电镀、皮革废水有明显的处理效果，对废水、污水中各类重金属离子的去除率接近100%；独有的脱色能力，适用于染料、染料中间体及印染行业的污水处理。能简化水处理工艺，缩短水处理周期，降低水处理成本。
5．生产可擦墨水：
是将无机盐加入色染料混合而成，其配方为聚丙烯酸钠、氯化亚铁、硫酸钴、硫酸钠、色染料和水，所说的色染料可分别为黑色、蓝色、绿色、红色等颜料。这种墨水写的字用普通的橡皮擦很容易擦去，字迹干后，不易变色，而且能长期保存。
6．粉土砂土质边坡快速固化剂：
氯化亚铁+氢氧化钙，具有较大的抗压度：40-50kpa（28天）强4-5倍。
7．氯化亚铁添加剂细水雾灭火剂：
为了提高常规细水雾的灭火有效性，拓展其应用范围，本文采用小尺度实验的方法，研究了含氯化亚铁添加剂细水雾在不同燃料种类、添加剂浓度、压力下扑灭池火的有效性。实验结果表明：向细水雾中添加氯化亚铁，显著地影响了它的灭火性能；细水雾的灭火时间随着加入的氯化亚铁的质量浓度变化而发生改变，而且存在一个最短灭火时间浓度；细水雾喷头的工作压力和燃料的类型也对细水雾的灭火性能有影响，喷头工作压力越大，细水雾的平均灭火时间越短；在相同的实验条件下，细水雾灭煤油火的时间要短于灭乙醇火的时间。
其他无机盐混凝剂如硫酸铝钾（明矾）、铝酸钾和硫酸铁等应用范围较小，在此不作详细介绍。 1． 聚合氯化铝
聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂。六十年代，日本在制造与应用方面做了大量工作，有逐步取代硫酸铝的趋势。我国在1973年曾在成都召开全国新型混凝剂技术经验交流会，会上对聚合氯化铝的产品质量提出了要求，其中要求含氧化铝(Al2O8)10%以上，碱化度为50—80%，不溶物1%以下等。
我国某些地区仍将聚合氯化铝称为碱式氯化铝[A1n(OH)mCl3n-m]，这是由于对它的基本化学式的不同理解而造成的。聚合氯化铝的化学式应表示为[Al2(OH)nC18-n]m，其中n可取1到5中间的任何整数，m为≤10的整数。这个化学式实际指m个A12(OH)nCl6-n(称羟基氯化铝)单体的聚合物。
聚合氯化铝中OH-与Al的比值对混凝效果有很大关系，一般可用碱化度B表示：，例如n=4时，碱化度。一般要求B为40～60%。
聚合氯化铝作为混凝剂处理水时，有下列优点：
(1)对污染严重或低浊度、高浊度、高色度的原水都可达到好的混凝效果。
(2)水温低时，仍可保持稳定的混凝效果，因此在我国北方地区更适用。
(3)矾花形成快；颗粒大而重，沉淀性能好，投药量—般比硫酸铝低。
(4)适宜的pH值范围较宽，在5—9间，当过量投加时也不会像硫酸铝那样造成水浑浊的反效果。
(5)其碱化度比其他铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小，且处理后水的pH值和碱度下降较小。
聚合氯化铝的性能
a、聚合氯化铝作为水处理剂对各种水质适应性强，对于高浊度水混凝沉淀效果尤为显著。
b、净化后的水质优于硫酸铝等无机混凝剂，净水成本与之相比低15-30%。絮凝体形成快，沉降速度快。
c、含氧化铝高、投加量小，可降低制成水成本。
d、源水PH值在5.0-9.0范围均可凝聚。
e、腐蚀性小，操作条件好，溶解性优于硫酸铝。
f、处理水中盐分较少，有利于离子交换处理和纯水制备。
g、对源水温度的适应性优于硫酸铝等无机混凝剂，对低温水的处理效果也较好，最低析出温度为-18℃。
产品用途：a、城市给水净化：河流水、水库水、地下水b、工业水净化。c、城市水处理。d、工业废水和废渣中有用物质的回收，促进洗煤废水中煤粉的沉降，淀粉制造中淀粉的回收。e、各种工业废水处理：印染废水、皮革废水、含氟废水、重金属废水、含油废水、洗煤废水、矿山废水、酿造废水、冶金废水、肉类加工废水。f、污水处理。g、造纸施胶。h、糖液精制。i、铸造成型。j、布匹防皱。k、催化剂载体。l、医药精制。m、水泥速凝。n、化妆品原料。
使用方法：
a、投加量是被处理水而不同，一般给水净化投加量约为：液体产品5-100克/吨，固体2-30克/吨，若通过小试投加，则效果更佳。
b、配制:可直接加入被处理水中，也可用水稀释后加入水中，加水量可按投加量和处理水量决定，加水后应搅拌均匀。
注意事项：
a、每次配制的水溶液不可放置时间过长，以免降低使用效果。
b、产品有效贮存期：液体半年，固体一年。固体产品受潮后仍然可使用。
c、不同厂家或不同牌号的水处理药剂不能混合使用，并且不得与其它化学药品混存，应防水防潮。
聚合氯化铝的混凝机理与硫酸铝相同，硫酸铝的混凝机理包括了开始的铝离子，最后的氢氧化铝胶体和其中间产物(各种形态的水解聚合物)的作用。对于水中负电荷不高的粘土胶体，最好利用正电荷较低而聚合度大的水解产物，而对于形成颜色的有机物，则以正电荷较高的水解产物发挥作用为宜。但硫酸铝的化学反应甚为复杂，不可能根据不同水质人为地来控制水解聚合物的形态。至于聚合氯化铝则可根据原水水质的特点来控制制造过程中的反应条件，从而制取所需要的最适宜的聚合物，当投入水中，水解后即可直接提供高价聚合离子，达到优异的混凝效果。 目前我国聚合氯化铝应用中存在的问题主要是各地土法综合利用制得的产品，因受原 料、工艺条件等限制、质量受到影响，而各地区又缺乏具有完善工艺的专门厂家。
2. 喷雾干燥聚合氯化铝
该产品能除菌、除臭、除氟、铝、铬、除油、除浊、除重金属盐、除放射性污染物、在净化各种水源过程中具有广泛的用途。
在聚合氯化铝的生产基础上改进生产工艺，在反应釜沉淀后所形成的的液体聚合氯化铝，经过板框过滤，敝除水不溶物，最后经由喷雾干燥塔制备三氧化二铝含量更高的聚合氯化铝产品，而是用此种方法生产的产品应用领域相比较传统的滚筒干燥聚合氯化铝也更为宽泛。
a、净化生活饮用水，生活污水。 b、净化工业用水、工业废水、矿山、油田回注水、净化造纸水、冶金、洗煤、皮革及各种化工污水处理等。 c、工业生产应用;造纸施胶、印染漂染、水泥速凝剂、精密铸造硬化剂、耐火材料粘结剂、甘油精制、布匹防皱、医药、化妆品等其它行业，废水可循环使用。 d、在炼油工业中，用于油水分离，效果甚佳。
3． 液体聚合氯化铝
液体聚合氯化铝是一种无机高分子絮凝剂。经过氢氧基离子官能团和多价阴离子聚合官能团的作用，产生出拥有大分子量和高电荷的无机高分子。可适应PH值范围为5.0-9.0，最佳PH值为6.5-7.6.
液体聚合氯化铝主要用途-城市给排水净化：河流水、水库水、地下水，工业给水净化，城市污水处理，工业废水和废渣中有用物质的回收、促进洗煤废水中煤粉的沉降、淀粉制造业中淀粉的回收，各种工业废水处理：印染废水、皮革废水、含氟废水、重金属废水、含油废水、造纸废水、洗煤废水、矿山废水、酿造废水、冶金废水、肉类加工废水，污水处理，造纸助剂，布匹增强，催化剂载体，医药精制，水泥速凝，化妆品原料等。
液体聚合氯化铝的应用领域：
（1）净水处理：生活用水、工业用水；
（2）城市污水处理；
（3）工业废水、污水、污泥的处理及污水中某些渣质回收等；
（4） 对某些处理难度大的工业污水，以PAC为母体，掺入其他药剂，调配成复合PAC，处理污水能得到惊喜的效果。
液体聚合氯化铝性能特点：
（1）聚合氯化铝分子结构大，吸附能力强，用量少，处理成本低。
（2）溶解性好，活性高，在水体中凝聚形成的矾花大，沉降快，比其他无机絮凝剂净化能力大2-3倍。
（3）适应性强，受水体PH值和温度影响小，原水净化后达到国家引用水标准，处理后水质,中阳、阴离子含量低，有利于离子交换处理和高纯水的制备。
（4）腐蚀性小，操作简便，能改善投药工序的劳动强度和劳动条件。
由于液体聚合氯化铝运输成本太大，所以固体聚合氯化铝还是比较受欢迎的（固体聚合氯化铝可以化成液体使用） 聚合硫酸铁形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10%（重量）的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。
名称：固体聚合硫酸铁 （简称固体聚铁或SPFS）
分子式： [Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m
性能指标：符合中华人民共和国国家标准《净水剂聚合硫酸铁》（GB14591-93） 项 目 指 标 GB14591-93（Ⅱ） 本产品 全铁含量 , % , ≥ 18.5 19.1 还原性物质（以 Fe2+计）含量 % , ≤ 0.15 0.01 盐基度 , % 9.0-14.0 14.0 PH （1% 水溶液） 2.0-3.0 2.4 砷（As）含量 , % , ≤ 0.0008 0.0001 铅（Pb） 含量 , % , ≤ 0.0015 0.0001 不溶物含量 , % , ≤ 0.5 0.4 应用特点（与其他无机絮凝剂相比具有以下特点）：
（1） 新型、优质、高效铁盐类无机高分子絮凝剂；
（2） 混凝性能优良，矾花密实，沉降速度快；
（3） 净水效果优良，水质好，不含铝、氯及重金属离子等有害物质，亦无铁离子的水相转移，无毒，
无害，安全可靠；
（4）除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金属离子等功效显著；
（5） 适应水体PH值范围宽为4-11，最佳PH值范围为6-9，净化后原水的PH值与总碱度变化幅度小，
对处理设备腐蚀性小；
（6） 对微污染、含藻类、低温低浊原水净化处理效果显著，对高浊度原水净化效果尤佳；
（7）投药量少，成本低廉，处理费用可节省20%-50%。
使用方法及注意事项：
因原水性质各异，应根据不同情况，现场调试或作烧杯试验，取得最佳使用条件和最佳投药量以达到最好的处理效果。
（1）使用前，将本产品按一定浓度（10-30%）投入溶矾池，注入自来水搅拌使之充分水解，静置至呈
红棕色液体，再兑水稀释到所需浓度投加混凝。水厂亦可配成2-5%直接投加，工业废水处理直接配
成5-10%投加。
（2）投加量的确定，根据原水性质可通过生产调试或烧杯实验视矾花形成适量而定，制水厂可以原用的
其它药剂量作为参考，在同等条件下本产品与固体聚合氯化铝用量大体相当，是固体硫酸铝用量的
1/3-1/4。如果原用的是液体产品，可根据相应药剂浓度计算酌定。大致按重量比1:3而定。
（3）使用时，将上述配制好的药液，泵入计量槽，通过计量投加药液与原水混凝。
（4）一般情况下当日配制当日使用，配药需要自来水，稍有沉淀物属正常现象。
（5）注意混凝过程三个阶段的水力条件和形成矾花状况。
a、凝聚阶段：是药液注入混凝池与原水快速混凝在极短时间内形成微细矾花的过程，此时水体变
得更加浑浊，它要求水流能产生激烈的湍流。烧杯实验中宜快速（250-300转/分）搅拌
10-30S，一般不超过2min。
b、絮凝阶段：是矾花成长变粗的过程，要求适当的湍流程度和足够的停留时间（10-15min），至
后期可观察到大量 矾花聚集缓缓下沉，形成表面清晰层。 烧杯实验先以150转/分搅拌约
6分钟，再以60转/分搅拌约4分钟至呈悬浮态。
c、沉降阶段：它是在沉降池中进行的絮凝物沉降过程，要求水流缓慢，为提高效率一般采用斜管
（板式）沉降池（最好采用气浮法分离絮凝物），大量的粗大矾花被斜管（板）壁阻挡而沉积
于池底，上层水为澄清水，剩下的粒径小、密度小的矾花一边缓缓下降，一边继续相互碰撞结
大，至后期余浊基本不变。烧杯实验宜以20-30转/分慢搅5分钟，再静沉10分钟，测余浊。
（6）强化过滤，主要是合理选用滤层结构和助滤剂，以提高滤池的去除率，它是提高水质的重要措施。
（7）本产品应用于环保、工业废水的处理，使用方法与制水厂大体相同，对高色度、高COD、BOD的
原水处理，辅以助剂作用效果甚佳。
（8）采用化学混凝法的企业，原用的设备无需作大的改造，只需增设溶矾池即可使用本产品。
（9）本产品须保存在干燥、防潮、避热的地方（< 80oC，切勿损坏包装，产品可长期储存）。
（10）本产品必须溶解才能使用，溶解设备和加药设施应采用耐腐蚀材料。 从广义上讲，凡是不能在某一特定的水处理工艺中单独作用作混凝剂但可以与混凝剂配合使用而提高或改善凝聚和絮凝效果的化学药剂均可称为助凝剂。由于原水水质千差万别，没有一种混凝剂是在任何水质条件下都适用的万能药剂，因此，无论是混凝剂还是助凝剂，都需要根据所要处理的原水水质情况和所要达到的处理后水质来进行优选。
