各种絮凝剂的性能、制备方法和应用
聚合三氯化铁(PFC) a.物化性能：棕黄粘稠液体。相对密度1.450，酸性，易溶于水。聚合氯化铁是20世纪80年代后期，针对铝盐絮凝剂残留铝对人体带来严重危害及铝的生物毒性等问题，铁盐絮凝剂混凝效果差、产品稳定性不好等不足，研制开发的新型无机高分子絮凝剂。聚合氯化铁絮凝效果与三氯化铁比较要高得多。当处理的水温较低时，效果更明显。b.制备方法：在三氯化铁溶液中加入氢氧化钠，生成碱式氯化铁一钠，加入氢氧化钙生成碱式氯化铁一钙。要求铁离子(Fe3+)浓度在0.01隐蔽式水箱～0.75mol/L，氢氧根与铁的比(OH/Fe)在0～2.5之间。具体配制如下：将10mL 0.5mol/L六水氯化铁(FeCl3·6H2O)用水稀释到200mL，在快速搅拌下，缓慢地加入50mL 0.25mol的氢氧化钠，控制碱化度为11%左右，即为产品。每次制备数量不宜过多，制备后立即使用。存放不得超过20h，否则溶液将发生变化。c.产品应用：该产品可用于生活用水及生产给水的净化处理。可直接计量投加或适当稀释后投加，用做原水处理时有效投加量20～50mg/L，适用pH值范围广，处理后水的pH降低不大，不增加水的度，是一种新型高分子絮凝剂。 聚合铁(PFCS) a.物化性质：棕黄粘稠液体，无味或略带味。相对密度1.450，酸性，易溶于水。 b.制备方法： (1)以FeSO4家用电器销售
为原料，FeSO4用量为23%～64%，水用量为15%～20%,催化剂用量为2%～8%，次氯酸钠为氧化剂，充分搅拌反应3h，静止熟化后过滤，即得产品。 (2)以硫酸铁为原料，以为氧化剂，使二价铁氧化为三价铁离子，然后以氢氧化钠中和调整碱化度，同时加入氯化钙为稳定剂，反应0.5h，可得到液体产品。 c.产品应用：该产品可用于生活用水及生产给水的净化处理。可直接计量投加或适当稀释后投加，用做原水处理时有效投加量20～50mg/L，适用pH值范围广，处理后水的pH降低不大，不增加水的度，是一种新型高分子絮凝剂。 聚磷硫酸铁(PPFS)
a.物化性能：深红棕液体，经浓缩、干燥得红棕固体。聚磷硫酸铁是新型无机高分子净水剂，它是在聚合硫酸铁的基础上引入磷酸根而合成的。其特点是不仅可以用于pH范围广的水质，而且其水解、沉降速度快，对废水中的S2-，COD、浊度有较高的去除率。
b.制备方法：聚磷硫酸铁的制备原理是先由硫酸亚铁经氧化制备聚合硫酸铁，然后向聚
合硫酸铁溶液中加入计量的磷酸钠，在一定的温度下，反应一段时间后，即生成聚磷硫酸铁，将溶液浓缩干燥，可得红棕固体产品。
在反应器内加入硫酸亚铁，然后加入计量的98%的浓硫酸和30%的过氧化氢水溶液，将其加热至80℃反应2h。然后再加入计量的磷酸钠，在80℃下，反应0.5h即得深红棕液体，产物经浓缩、干燥，得红棕固体。
c.产品应用：聚磷硫酸铁是一种低温低浊度的净水剂，pH范围在7～10之间混凝效果最佳，对COD有好的去除效果。
聚硅硫酸铝(PASS)
a.物化性能：聚硅酸硫酸铝是无透明液体，有效浓度2%左右。
b.制备方法：一般由含有适量硫酸根的聚合氯化铝、聚合硫酸铁等作原料。王德英等报道了用Al3+∶SiO2=1∶1的摩尔比，用硅酸钠、硫酸和硫酸铝作原料制备聚硅酸硫酸铝絮凝剂。其过程为：取计量的硅酸钠，用去离子水溶解后，用硫酸溶液调pH值到一定范围。将计量的硫酸铝加入到硅酸溶液中，用水稀释到二氧化硅含量为2%,充分搅拌后，放置2h即制得聚硅酸硫酸铝絮凝剂。
c.产品应用：聚硅酸硫酸铝是一种低温低浊度的净水剂，pH范围在7～10之间混凝效果
最佳，对COD音频切换器的去除效果也比较好。
三氯化铁
a.物化性能：固体产品为褐绿晶体，密度2.898mg/cm3，熔点282℃，在空气中极易吸收水分而潮解。液体产品为红棕溶液。易溶于水、乙醇、甘油、乙醚和丙酮，难溶于苯。氯化铁应用于水处理做絮凝剂，在20世纪70年代初期，因其良好的溶解性能及优良的絮凝效果，一度引起广泛的关注。但由于其强烈的吸水性，为包装、储存和运输带来不便，使其应用受到一定的限制。
b.制备方法：原料可用铁屑或铁粉、盐酸。为综合利用，也可用烧渣，烧渣中含铁为20%～30%。
其反应式如下：
2Fe+6HCl→2FeCl3+3H2↑
向带蒸汽夹套的反应锅内加入30%～31%的盐酸，加热到40～50℃时，加入烧渣。烧渣与盐酸的质量比为(0.3～0.5)∶1，进行搅拌，当反应锅内溶液达到38～80波美度时，停止加渣，继续搅拌，反应1～1.5h。当料达到40～42波美度时，反应基本完成。将反应溶液移入另一容器内，静止一昼夜，上部黄透明液体为三氯化铁。然后将其蒸发浓缩至55～
60波美度时，即可冷却结晶，经过1～2d，析出棕黄粒状三氯化铁结晶，纯度可达85%以上。在生产中要控制好温度和波美度。
c.产品应用：该产品用于饮用水及工业给水净化处理。液体产品可直接计量投加，固体产品需在溶解池调配成10%～20%生物态硒溶液后计量投加。固体产品吸湿性极强，开封后最好一次性配成溶液，有效投加浓度一般在10～50mg/L。产品腐蚀性强，投加设备需进行防腐处理，操作工人应配备保护设施。
可用于活性污泥脱水。使用的pH值范围为6.0～11.0，最佳的pH值范围为6.0～8.4。通常的用量为5～100mg/L。形成的絮凝体粗大，沉淀速度快，不受温度的影响。用它来处理浊度高的废水，效果更显著。它的腐蚀性大，比硫酸亚铁的腐蚀性强，能腐蚀混凝土和使某些塑料变形。当它溶解于水时，产生氯化氢气体，污染周围环境。三氯化铁不仅可做絮凝剂，也可做防水剂等。
聚天冬氨酸(PASP)
a.物化性能：淡黄透明水溶液。
b.制备方法：PASP的合成一般有以下两种：
(1)L-天冬氨酸无水热聚合。L-天冬氨酸(L-ASP)呈白叶状结晶粉末，在自然界存在于
甜菜的糖蜜、乳白朊、蛋白朊、牛乳酪朊等各种蛋白质中。可用固定化天冬氨酸酶以反丁烯二酸为底物生产L-ASP，天冬氨酸是少数几个可加热均聚的氨基酸之一。
加热天冬氨酸可生成线形热塑性缩聚产物聚琥珀酰亚胺，用碱溶液对聚琥珀酰亚胺进行水解，可得到无规共聚物。与通常只具有L-氨基酸的天然蛋白质相比，聚合物具有完全的外消旋性。反应过程较容易控制并且重复性好。单体到聚合体的转化率可达到95%以上。加入催化剂可在聚合过程中形成熔融相以调整聚合物的分子量。
(2)顺丁烯二酸热聚合。聚琥珀酰亚胺亦可由顺丁烯二酸和氨水在160℃下热聚合生成，这样得到的聚天氨冬酸的相对分子质量通常小于2500。
c.产品应用：聚天冬氨酸(PASP)属于聚氨基酸中的一类。从环境相容性考虑，可生物降解性使其成为特别有价值的水处理剂。利用后的聚天冬氨酸可高效、稳定地被微生物、真菌降解为对环境无害的最终产物。作为阻垢剂特别适合于抑制冷却水、锅炉水的碳酸钙垢和膦酸钙垢的形成。一般用量为0.2～2mg/kg，对碳酸钙的阻垢率可达100%。
聚-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸钠
a.物化性能：无透明或淡黄透明粘性液体。
b.制备方法：聚-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸钠的制备可分为两步进行。
(1)2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸单体制备。在装有搅拌器、回流装置、分液漏斗、温度
计的反应釜内，用高纯氮赶走空气，加入丙烯腈和98%的浓硫酸，升温至30～60℃水解，使丙烯酰胺生成量至少有丙烯腈质量分数的1%后，加入异丁烯，于30min内加完，搅拌1min，加入少量水，然后冷却滤去沉淀物，用丙烯腈洗净后干燥，可得2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸无晶体，收率77.8%，纯度98.8%，其25%的水溶液的泽为(APHA)10。用氢氧化钠中和可得到2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸钠。 (2)溶液聚合。按化学计量的N-丙烯酰基-N-甲基丙磺酸钠溶于适量的去离子水中，加入到装有电动搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗的聚合反应器中。将计量的过硫酸铵用适量的去离子水配成稀溶液，放入滴液漏斗中。开动搅拌并将反应温度
缓缓升至85～90℃,火灾预警系统保持此温度
并在搅拌下滴加溶有计量的过硫酸铵的水溶液。控制滴加速度在3～4h内加完，加完后保持反应温度
继续反应1h，停止加热，将反应液冷至室温。 c.产品应用：由N-丙烯酰基-N-甲基丙基磺酸钠经自由基均聚合反应制得的聚N-丙烯酰基-N-甲基丙磺酸水溶性磺酸型大分子，是一种磺酸型阻垢分散剂
。磺酸基所起的作用使大分子本身具有分散污垢颗粒，溶解难溶盐类的能力。这类阻垢分散剂
一般不单独使用，多与其他药剂复配。
苯乙烯磺酸钠
a.物化性能：无透明或淡黄透明粘性液体。
b.制备方法：
(1)苯乙烯磺酸钠的制备。用98%的浓硫酸作磺化剂，Ag2SO4作催化剂，对苯二酚作阻聚剂。浓硫酸：苯乙烯(摩尔比)=2∶1，催化剂质量分数1%，阻聚剂质量分数1%。当温度为54℃时开始加料，加完料升温至70℃，恒温反应2～2.5h，得到棕溶液，再用氢氧化钠中和，即可得到苯乙烯磺酸钠单体。
(2)聚苯乙烯磺酸钠是由苯乙烯磺酸钠在水溶液中由过硫酸钠作引发剂，经自由基均聚合反应制得。将一定量的去离子水加入到装有电动搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗的聚合反应器中，称取定量的苯乙烯磺酸钠单体溶入反应器中的去离子水中，在搅拌下将反应温度缓慢升至85～90℃，然后滴加用去离子水配制的计量的过硫酸铵水溶液，控制滴加速度，使反应在90℃左右聚合反应3～4h，停止加热，冷却至室温，即制得相对分子质量适中的聚苯乙烯磺酸钠水溶液。
c.应品应用：聚苯乙烯磺酸钠用作工业冷却水系统的阻垢分散剂具有独特作用，大分子链上的磺酸基团，使其具有很强的浸润分散作用，能将较大的污垢颗粒分散成微小颗粒并
悬浮于水中，对系统中已有的老垢也能使其逐渐分散溶解直至消除垢层。另外，由于磺酸基在水中能够稳定有机膦酸基团，对多种金属盐有增溶分散作用，因此能与其他阻垢分散剂配合使用，并起增效协同效应。
丙烯酸-丙烯酸-β -羟丙酯-次磷酸钠调聚物
a.物化性能：黄透明液体。
b.制备方法：由丙烯酸、丙烯酸-β -羟丙酯和次磷酸在含有引发剂的溶剂中反应而得。所用溶剂有水、醇或二噁水溶液。引发剂可选用双偶氟异亚硝酸异丁酯，有机过氧化物如过氧化苯、过氧化甲基乙基甲酮、二叔丁基过氧化物，以及氧化剂如过氧化氢、过硼酸钠和过硫酸钠等。
丙烯酸-β -羟丙酯可由丙烯酸与环氧丙烷反应制得。次磷酸可由次磷酸氢钠经离子交换树脂处理制取。反应产物为溶液，可通过蒸发方法除去其中部分或全部溶剂。本产品可不经精制直接使用。
(1)将丙烯酸-β -羟丙酯22.5g和丙烯酸37.9g混合备用。在内装40.1g水、13.2g次磷酸和0.38g过氧化苯甲酰的烧瓶中，加入上述混合物6g，升温至95～98℃，并在100℃下回流。之后，将余下的混合物经加料漏斗滴加到烧瓶内，当滴加5～10mL后，即能观察到回流速
度加快，反应液变得粘稠。而后，在10min内将剩余的混合物慢慢地加入瓶内，回流速度随之加快，聚合反应发生，如此在100℃下回流3h，最后将反应物放置过夜，即可得到含固量54.5%的液体产品。产品的组成为丙烯酸∶丙烯酸-β -羟丙酯∶次磷酸=3∶1∶1(摩尔)。
(2)将6.37g过硫酸钠及100g水的溶液和54g丙烯酸与9.75g丙烯酸-β -羟丙酯的混合液，于2h以上滴加到75℃的4.54g次磷酸钠的52g水的溶液中，加完后，升温至85℃并保持1.5h，可得到质量分数为33.1%的丙烯酸-丙烯酸-β -羟丙酯-次磷酸钠调聚物221g。
c.产品应用：本品能有效抑制水系统碳酸钙和磷酸钙结垢，对钙离子具有很高的容忍性能，除适用于钙离子浓度≥300mg/L的循环冷却水值系统外，还宜在锅炉水系统，洗涤塔系统，盐水脱盐、除尘系统以及反渗透等水系统中使用。
本调聚物经瑞士全国腐蚀工程师协会阀限值试验，使用质量浓度分别为7.5mg/L和10mg/L，抑制碳酸钙沉积作用为80%和90%。在水系统中的投加剂量为2.5～100mg/L。与其他化学品具有相容性，在冷却水系统操作中，可与无机磷酸盐、有机膦酸盐、有机膦酸酯以及多价金属盐如锌盐等配伍使用，以提高对于水系统的缓蚀阻垢能力。
液态氯
a.物化性能：黄氯透明液体，密度1.468g/cm3(0℃)，沸点-34.6℃ ，溶点-100.98℃。常压下为气体，1kg气化后可得到300L气体氯，具有强烈刺激性和腐蚀性。性质很活泼，能溶于水，溶解度随水温的升高而减少；虽不自燃，但可以助燃，在日光下与其他易燃气体混合时会发生燃烧和爆炸，可以和大多数元素或化合物起反应。剧毒。
液态氯是一种强氧化性杀生剂，用于水处理中杀菌消毒的历史最悠久。的杀菌机理是依靠水解生成的次氯酸，次氯酸通过向微生物的细胞壁扩散，与原生质反应，与细胞的蛋白质生成化学稳定的N—C1键。氯能氧化微生物的某些活性物质，抑制并杀死微生物。
b.产品应用：液态氯是应用广泛的杀菌效率高、速度快、费用低的氧化性杀生剂；一般采用加氯设备冲击式加氯，每天加氯一次，一般控制水中余氯在0.2～1.0mg/L范围内1～2h；加氯的频次，余氯控制量，保持余氯时间应视系统具体情况而定。
由于氯的杀生作用主要取决于次氯酸的浓度，低pH值系统对次氯酸的存在有利。因此，用于pH值6.5～7.5的循环水系统最佳。
近年来，人们研究了不同pH值条件下用氯去除生物膜的情况。结果表明，去除速率在pH值9时比pH值6～7时高2～4倍。还有实验表明，在高pH值条件下，氯存在的时间较长，
也就是损失较少。为此，提出在碱性条件下，采用连续通氯方式，只要较小的剂量(0.2～0.5mg/L)就能达到控制微生物的目的。从许多循环水系统运行结果发现，氯的杀菌作用确实随pH值的升高而降低，但变化幅度并不如理论上的大。循环冷却水灰板纸pH值提高，杀菌效果也不错，但的消耗要大一些。连续通氯可能会使循环水总碱度降低，增加水的腐蚀性。
由于氯具有很强的氧化性，它能不同程度地氧化(破坏)冷却水中的某些有机缓蚀阻垢剂；氯还能与水中的有机烃类反应生成氯代烃，该类物质已被证明具有致癌性，而且排放的废水中游离余氯对水生生物有毒害作用。
液态氯不是一种粘泥剥离剂，因此最好与非氧化型杀生剂、粘泥剥离剂配合使用。当循环水系统冷却器发生介质严重泄漏，烃类或胺类严重污染时，会使氯耗剧增，此时最好停止通氯。
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