聚合硫酸鋁鐵(PAFS)檢測(cè)

聚合硫酸鋁鐵(PAFS)檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)踐

引言

聚合硫酸鋁鐵(PAFS)作為一種高效無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，廣泛應(yīng)用于市政污水處理、工業(yè)廢水凈化及飲用水預(yù)處理等領(lǐng)域。其核心優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)鋁鐵復(fù)合鹽的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)水中懸浮顆粒物、膠體及有機(jī)物的高效去除。隨著環(huán)保要求的不斷提升，PAFS的質(zhì)量控制成為確保水處理效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文依據(jù)HG/T5006-2016《水處理劑 聚合硫酸鋁鐵》標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)闡述PAFS的檢測(cè)原理、技術(shù)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)要求及典型應(yīng)用案例，為行業(yè)提供規(guī)范化檢測(cè)參考。

檢測(cè)原理與核心方法

1. 鋁、鐵含量測(cè)定（EDTA滴定法）

PAFS中鋁(Al)和鐵(Fe)的含量是評(píng)估其絮凝活性的核心指標(biāo)。檢測(cè)采用EDTA絡(luò)合滴定法，原理如下：

鋁含量測(cè)定：在pH 3.5~4.0的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液中，以二甲酚橙為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定Al3?，反應(yīng)式為：

Al3? + H?Y2? → AlY? + 2H?

鐵含量測(cè)定：在pH 1.8~2.0的硝酸-硝suan銨介質(zhì)中，以磺基水楊酸為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Fe3?，反應(yīng)式為：

Fe3? + H?Y2? → FeY? + 2H?

關(guān)鍵步驟：

樣品溶解：稱取10.000 g PAFS樣品，用鹽酸(1+1)溶解并定容至500 mL容量瓶;

鋁鐵分離：取50 mL試液，加入過(guò)量EDTA溶液，用鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定過(guò)量EDTA，分別測(cè)定鋁鐵總量及鐵含量，通過(guò)差減法計(jì)算鋁含量;

終點(diǎn)判斷：鋁滴定終點(diǎn)由紫紅色變?yōu)榱咙S色，鐵滴定終點(diǎn)由紫紅色變?yōu)榱咙S色(pH=2時(shí))。

2. 鹽基度測(cè)定

鹽基度反映PAFS中羥基(-OH)的含量，直接影響其水解聚合形態(tài)及絮凝效果。檢測(cè)采用酸堿滴定法，原理為：

PAFS中的羥基通過(guò)鹽酸中和反應(yīng)釋放H?，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定過(guò)量鹽酸，計(jì)算鹽基度(B)：

B = [OH?]/([Al3?]+[Fe3?]) × 100%

操作要點(diǎn)：

準(zhǔn)確移取25 mL試液，加入20.00 mL鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.5 mol/L)，煮沸10分鐘;

冷卻后加入fen酞指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.5 mol/L)滴定至粉紅色，記錄消耗體積;

同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)，校正試劑誤差。

技術(shù)參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)要求

依據(jù)HG/T5006-2016《水處理劑 聚合硫酸鋁鐵》，PAFS的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示：

關(guān)鍵說(shuō)明：

鋁鐵含量直接決定絮凝劑的有效成分，HG/T5006-2016要求Al?O?與Fe?O?總量不低于11.0%;

鹽基度需控制在8%~16%范圍內(nèi)，過(guò)低會(huì)導(dǎo)致水解不wan全，過(guò)高則易生成沉淀;

水不溶物指標(biāo)確保PAFS在水中的分散性，避免管道堵塞。

應(yīng)用案例分析

案例1：市政污水處理廠PAFS質(zhì)量控制

某市政污水處理廠采用PAFS作為一級(jí)絮凝劑，處理規(guī)模為10萬(wàn)m3/d。為確保出水SS(懸浮物)≤10 mg/L，對(duì)采購(gòu)的PAFS進(jìn)行全項(xiàng)檢測(cè)，結(jié)果如下：

Al?O?：12.5%，F(xiàn)e?O?：1.8%，鹽基度：12.3%，pH：2.5.均符合HG/T5006-2016要求;

應(yīng)用效果：投加量30 mg/L時(shí)，SS去除率達(dá)92%，COD去除率提升15%，污泥產(chǎn)量減少8%。

案例2：高濁度礦井水處理

某煤礦礦井水濁度高達(dá)5000 NTU，含有大量煤粉及重金屬離子。選用PAFS與PAM聯(lián)用處理，檢測(cè)PAFS關(guān)鍵指標(biāo)：

鹽基度：14.2%，密度：1.25 g/cm3，水不溶物：0.3%;

處理效果：PAFS投加量80 mg/L，PAM 1 mg/L，出水濁度降至5 NTU，鐵離子去除率98%，達(dá)到《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 20426-2006)。

檢測(cè)常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案

EDTA滴定終點(diǎn)模糊

原因：樣品中雜質(zhì)離子(如Ca2?、Mg2?)干擾;

解決：加入三乙醇胺掩蔽劑(1+2)，消除金屬離子干擾。

鹽基度測(cè)定結(jié)果偏低

原因：鹽酸煮沸時(shí)間不足，羥基未完quan中和;

解決：延長(zhǎng)煮沸時(shí)間至15分鐘，確保反應(yīng)充分。

密度測(cè)定偏差

原因：溫度波動(dòng)導(dǎo)致密度計(jì)讀數(shù)不準(zhǔn)確;

解決：采用恒溫水浴控制溫度(20±0.5℃)，校準(zhǔn)密度計(jì)。

結(jié)論與展望

PAFS的檢測(cè)需嚴(yán)格遵循HG/T5006-2016標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)關(guān)注鋁鐵含量、鹽基度及水不溶物等核心指標(biāo)。通過(guò)EDTA滴定法與酸堿滴定法的精準(zhǔn)應(yīng)用，可有效保障產(chǎn)品質(zhì)量，為水處理工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。未來(lái)，隨著綠色絮凝劑的發(fā)展，PAFS的生物毒性及生態(tài)安全性檢測(cè)將成為新的研究方向，推動(dòng)行業(yè)向高效低風(fēng)險(xiǎn)方向升級(jí)。

參考文獻(xiàn)

HG/T5006-2016 《水處理劑 聚合硫酸鋁鐵》

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). 水處理劑檢測(cè)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2020.

Wang, L., et al. (2023). Optimization of PAFS synthesis for enhanced coagulation in dye wastewater treatment. Journal of Environmental Chemical Engineering, 11(2), 108567.