粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物，粉煤灰堆存不仅占用大量土地，而且污染环境。粉煤灰中有许多有用成分得不到合理利用，造成了资源的浪费。因此对粉煤灰的综合利用是解决环境污染，实现循环经济的根本途径。

粉煤灰中含有铝、铁，可以用其制备聚合氯化铝铁，聚合氯化铝铁是一种新型高效铝铁复合絮凝剂，该絮凝剂既有聚合铝盐基度高，对原水适应性强的特点，又有聚合铁密度大、絮凝沉降快的优点，在水处理行业应用广泛，制备关键是如何破坏粉煤灰中的SiO2—Al2O3键。国内外学者对此进行了大量研究，获得了许多有效破坏SiO2—Al2O3键的方法，目前常采用的方法有酸溶沉淀法、碱石灰烧结法和石灰烧结法。我们采用赤泥代替CaCO3进行烧结反应，对粉煤灰进行改性，然后经酸溶、陈化得到聚合氯化铝铁。

1实验部分

1．1主要原料和试剂

原料:1)粉煤灰，内蒙古托县发电厂排出的固体废弃物，主要分:w(Al2O3)=9．04%，w(Fe2O3)=3．30%，w(SiO2)=45．63%，w(CaO)=0．98%，w(其他)=11．05%。2)赤泥，采用石灰石烧结法制得，主要成分:w(Al2O3)=2．56%，w(Fe2O3)=10．21%，w(SiO2)=27．8%，w(CaO)=44．50%，w(其他)=15．23%。试剂:HC1(AR)，NaClO(AR)。

1．2、聚合氯化铝铁的制备

将粉煤灰和赤泥分别研磨至粒度≤122μm，将粉煤灰和赤泥按质量比为0．3混合均匀，在750℃下烧结改性，得到的烧结物经自粉化冷却得到改性粉煤灰。将改性粉煤灰和盐酸溶液按液固比为3．5mL/g混合(其中盐酸浓度为7mol/L)，置于85℃水浴中，在充分搅拌下加热回流反应2h，冷却过滤，得到碱式氯化铝和碱式氯化铁溶液。将溶液陈化18h，碱式氯化铝和碱式氯化铁溶液自聚，生成聚合氯化铝铁。所得溶液在一定温度下浓缩，可得到固体产品聚合氯化铝铁。在反应开始时加入一定量NaClO溶液，防止反应过程中Fe3+被还原为Fe2+。采用络合滴定法分析溶出液中Al3+和Fe3+的含量，由此计算出铝铁浸出率。

1．3、聚合氯化铝铁的絮凝性能测试

取一定量高岭土加入适量水配成浊度小于150NTU的悬浊液，用稀HCl和NaOH调节水样pH。取100mL水样，加入一定量PAFC絮凝剂，在150r/min转速下快速搅拌1min，然后在50r/min转速下慢速搅拌15min，静置20min。在距液面3cm处吸取澄清液，测定其浊度、色度、COD。

观察结果：

1、粉煤灰活化最佳条件的确定

1.1、在其他条件不变的情况下，改变粉煤灰与赤泥的质量比(简称配料比)，将制得的PAFC对水样进行处理，分析水样的COD去除率和透光率，以确定配料比的最佳值。

1.2、其他条件不变，考察焙烧温度对铝铁溶出率的影响。

1.3、其他条件不变，考察焙烧时间对铝铁溶出率的影响。

观察结果如下图：

2、酸溶最佳条件的确定

2.1、固定条件:反应温度为85℃、反应时间为2h、盐酸与改性粉煤灰的液固比为3．5mL/g。考察盐酸浓度对铝铁溶出率的影响，结果见图2a。

2.2、其他条件同上，考察反应温度对铝铁溶出率的影响，结果见图2b。

2.3、其他条件同上，考察反应时间对铝铁溶出率的影响，结果见图2c。

2.4、其他条件同上，考察液固比对铝铁溶出率的影响，结果见图2d。

3、陈化时间的确定

将溶出液陈化不同的时间，考察其对水样的COD的去除率，结果见图3。从图3可以看出，随着陈化时间的延长，COD去除率呈上升趋势，在18h之后变化不大。这是由于，碱式氯化铝和碱式氯化铁溶液自聚生成聚合氯化铝铁是一个缓慢的过程，18h时自聚反应基本结束。故确定陈化时间为18h。

4、絮凝实验结果

用自制的聚合氯化铝铁和市场销售的PAC及PFC，在相同条件下进行絮凝实验，结果见表1。由表1可以看出，聚合硫酸铁对水样的浊度去除率、COD去除率、色度去除率均比PAC和PFC好，且PAFC具有生成絮体速度快、沉降速度快的优点。
 

本文研究了用粉煤灰制备聚合氯化铝铁的方法和最佳合成条件，产品质量符合国家标准，而且性能优于PAC、PFC，解决了环境污染问题。