聚氯化鋁鐵（聚合氯化鋁鐵）是以鋁為主、鐵為輔（含鐵量約2-3%）的新型復(fù)合無定型、無機(jī)高分子凈水劑。鐵為高價(jià)鐵，水解后形成多核絡(luò)合物。低溫時(shí)，具有在水中形成的礬花比重大、結(jié)成的礬花緊密的特點(diǎn)。這主要是鐵鹽水解速度及水解過程受溫度影響小的緣故。由于鋁鹽的除色性能，使出水色度大大降低。所以具有PAC和鐵鹽的特性和特點(diǎn)，克服了PAC在低溫低濁時(shí)的凈水難點(diǎn)。因此，其凈水效果優(yōu)于一般的凈水產(chǎn)品。
聚氯化鋁鐵(聚氯化鋁鐵)是由鋁鹽的和鐵鹽共聚合而成的新型凈水劑,是一種新型無機(jī)高分子混凝劑。它兼具鋁鹽和鐵鹽的絮凝特點(diǎn)，是高分子聚合度的異核多核配合物。聚氯化鋁鐵有著與聚合氯化鋁、聚合氯化鐵不同形態(tài)的Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)羥基配合物,Al(Ⅲ)的存在對(duì)Fe(Ⅲ)的水解有催化作用,使Fe(Ⅲ)形成更多細(xì)微的結(jié)品中心,但大量AI(Ⅲ)的存在又會(huì)抑制Fe(Ⅲ)的結(jié)晶。高聚合度的異核多核配合物鋁鹽和鐵鹽在水處理過程中發(fā)生水解和聚合反應(yīng)過程,水中的膠體顆粒能強(qiáng)烈吸附水解和聚合反應(yīng)過程中出現(xiàn)的各種產(chǎn)物。被吸附的帶正電的多核羥基絡(luò)離子能夠壓縮雙電層,降低動(dòng)電位(5電位),同時(shí)進(jìn)行著架橋作用.聚氯化鋁鐵的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了它易溶于水,有較強(qiáng)的電性中和、架橋、吸附性能;在水解過程中,具.有反應(yīng)速度快、形成絮體大.活性好、過濾性好等優(yōu)點(diǎn)。
聚氯化鋁鐵為一種新型凈水藥劑，尚無國家標(biāo)準(zhǔn)， 其生產(chǎn)中的工藝控制與質(zhì)量檢測主要是由各廠家自行制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在生產(chǎn)應(yīng)用中， 主要考核項(xiàng)目為鋁和鐵含量和鹽基度。鋁鐵含量是指藥劑中有效成分的多少，而鹽基度主要考查的是該產(chǎn)品的聚合程度，由于制定標(biāo)準(zhǔn)的不同。因而各用戶、各地區(qū)對(duì)于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求也有差別，主要在對(duì)上述兩種指標(biāo)的要求上。
聚氯化鋁鐵主要作為生活飲用水、生產(chǎn)用水和工業(yè)污水(如含油污水、印染、造紙污水、鋼廠污水等)處理的絮凝劑，以及高毒性重金屬和含氟污水的處理等，此外，在精密鑄造、制革等方面亦有廣泛的用途。
印染廢水處理
聚氯化鋁鐵可以替代傳統(tǒng)分子鐵鹽和鋁鹽的混凝劑，相對(duì)傳統(tǒng)混凝劑用量大，混凝效率低，有氯離子等殘留易造成二次污染的特點(diǎn)，聚氯化鋁鐵用量小，對(duì)色度去除率高。
造紙廢水處理
可以替代聚合氯化鋁、硫酸鋁等，用作混凝劑，還可以用作造紙污泥脫水，可以達(dá)到迅速絮凝沉淀的作用。
煤礦洗選
可用于洗煤尾渣離心分離，用在煤粉及煤泥的沉淀和過濾中， 可提高煤粉回收率和提高過濾速率。
電鍍污水處理
聚氯化鋁鐵在電鍍污水處理中可作混凝劑和破絡(luò)劑，絡(luò)合物主要是銅一氨絡(luò)合物，其性質(zhì)穩(wěn)定，PH=11,難以與堿、聚氯等混凝劑直接發(fā)生沉淀反應(yīng)，還可以用作中水回用。
紡織助劑
添加一些其他化學(xué)品可配制成化學(xué)漿料，用于紡織品上漿，可以提高粘著性，滲透性和脫漿的性能，使織品具有防靜電性、減少上漿氯，減少膠漿斑，布機(jī)斷頭率和落物。
飲用水領(lǐng)域
聚氯化鋁鐵可以有效減少飲用水中的鋁，還可以去除因供水管道腐蝕造成的細(xì)菌、濁度色度超標(biāo)問題
常規(guī)給水處理工藝地表水處理的常規(guī)工藝為:混凝、沉淀.過濾、消毒,混凝是關(guān)鍵的先行工序，它所要處理的對(duì)象，主要是水中的膠體、懸浮物和微生物等?；炷Ч麑?duì)水處理的效果及成品自來水的水質(zhì)起決定性作用,對(duì)水處理中的后續(xù)諸工序產(chǎn)生重要影響。圖1為常規(guī)地表水給水處理工藝流程圖。
絮凝劑聚合氯化鋁鐵制備工藝包括三氯化鋁-三氯化鐵工藝、三氯化鋁-凝膠氫氧化鐵-乙醇工藝、三氯化鋁-三氯化鐵-焙燒工藝、鋁酸鈣粉工藝、三氧化二鐵-三氧化二鋁-硫酸工藝和聚合氯化鋁-三氯化鐵工藝。
1、三氯化鋁-三氯化鐵工藝
(1)鹽城師范學(xué)院(江蘇省灘涂生物資源與環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室)王寶羅采用三氯化鋁/三氯化鐵/氫氧化鈉工藝制備聚氯化鋁鐵晶體。
實(shí)驗(yàn)通過不同方法來制備聚氯化鋁鐵晶體，并進(jìn)-一步研究不同n(AI):n(Fe)物質(zhì)的量的溶液生成聚氯化鋁鐵晶體的條件。
實(shí)驗(yàn)條件包括n(AI) : n(Fe)=9 : 1、n(AI): n(Fe)=8 : 2、n(AlI) : n(Fe)=7 : 3、n(AI): n(Fe)= 6: 4、n(AI): n(Fe)=5 : 5、n(Al) : n(Fe)=4: 6和n(Al): n(Fe)=3 : 7。
研究證明，在堿化度為1.2 的條件下，n(Al):n(Fe)的反應(yīng)物質(zhì)的量比為7 : 3時(shí)，所得到的晶體最完美(經(jīng)過 XRD表征)，而聚氯化鋁鐵晶體相應(yīng)的透射紅外光譜的質(zhì)量較差，僅在3853.37、3 738.24、3 501.55、 1 714.03、 1 700.04、 1 650.68、 1 538.84、1 513.37、 1 457.35和670.80 cm:'頻率處發(fā)現(xiàn)幾個(gè)吸收強(qiáng)度較大的吸收峰，而并沒有對(duì)聚氯化鋁鐵晶官能.團(tuán)吸收峰進(jìn)行有效的歸屬研究。
透射紅外光譜對(duì)于有機(jī)高分子物質(zhì)結(jié)構(gòu)的鑒別研究更為有效，而對(duì)于與無機(jī)物的結(jié)構(gòu)研究，更適合采用衰減全反射紅外光譜。
研究發(fā)現(xiàn)，采用最佳工藝制備的聚氯化鋁鐵晶體具有良好的凈水能力，以模擬水樣絮凝物沉降至一半高度所需時(shí)間計(jì)，其凈化時(shí)間需為15 min時(shí)，優(yōu)于其他工藝制備聚氯化鋁鐵所用凈化時(shí)間(分別為16、17、18、19和22min)。
(2) 蘭州交通大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院孔愛平等人采用三氯化鋁-三氯化鐵-氫氧化鈉工藝制備聚氯化鋁鐵晶體。
以物質(zhì)的量濃度均為1 mol/L 的三氯化鋁和三氯化鐵溶液為原料，在混合溶液中滴加氫氧化鈉溶液，聚合4h，可制備聚氯化鋁鐵。
結(jié)果表明，經(jīng)透射紅外光譜分析，在900 ~850cm:1頻率范圍的吸收峰歸屬于聚氯化鋁鐵的Fe-OH- Fe面內(nèi)彎曲振動(dòng)模式(βrecOHrJ，而隨著n(A13):n(Fe時(shí))比例的增加，聚氯化鋁鐵/PreOHF對(duì)應(yīng)的吸收強(qiáng)度則不斷降低，透射紅外光譜證實(shí)聚氯化鋁鐵中存在以羥.基橋連的鐵和鋁的聚合物。
因此，采用透射紅外光譜研究聚氯化鋁鐵晶體結(jié)構(gòu)，并不適合，得到的光譜質(zhì)量較差，而衰減全反射紅外光譜則是個(gè)很好的選擇。
進(jìn)一步研究了不同的n(A13): n(Fe2) (3 :5、5: 5、7:3、9:5、9:3、9:2和9: 1)、堿化度(0.5、 1.0、1.5、2.0和2.5)、聚氯化鋁鐵的加入量(6、10和50mg/D和黃河水pH值(2、4、6、8、10和12)對(duì)黃河水絮凝效果的影響。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將聚氯化鋁鐵加入到500mL黃河水中，在n(A13) : n(Fe3t)為9 :2，堿化度為2.0,聚氯化鋁鐵的加入量為6 mg/L，黃河水pH值為6的條件下，濁度去除率達(dá)到99%以上;在黃河水中分.別加入6mg/L不同的絮凝劑，試樣中絮狀物沉降速率由快到慢依次為聚氯化鋁鐵、聚合氯化鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵、三氯化鋁;濁度去除率依次為99%、91%、 80%、66%、55%，
( 3)連吉化學(xué)工業(yè)有限公司陳紅軍采用三氯化鋁/三氯化鐵/氧化鈣工藝制備聚氯化鋁鐵晶體。
制備聚氯化鋁鐵的最佳工藝條件:反應(yīng)溫度為70°C，反應(yīng)時(shí)間為3h，鋁鐵比為6: 4，堿化劑用量由三氯化鐵的用量而定mper:mca = 0.3。
自制廢水絮凝試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最佳絮凝pH值為6~7，最佳投加量為2 mL/ 30 mL污水，濁度去除率最高可達(dá)99.06%。
研究認(rèn)為，采用三氯化鋁-三氯化鐵/氧化鈣工藝制備聚氯化鋁鐵晶體，原料來源廣泛，具有更大的應(yīng)用研究價(jià)值。
2、三氯化鋁-凝膠氫氧化鐵_乙醇工藝
西安石油大學(xué)機(jī)械:工程學(xué)院李新義研究了一種制備聚氯化鋁鐵的新工藝。
該工藝以氯 化鐵為原料新制凝膠氫氧化鐵，再與三氯化鋁在無水乙醇溶液中復(fù)合共聚生成聚氯化鋁鐵?？疾炝嗽吓浔?其中，三氯化鋁的量為0.1、 0.08、0.04和0.02 mol; 凝膠氫氧化鐵的量為0.1、 0.12、 0.14、 0.16和0.18 mol) 和乙醇體積量(30、 40和40mL) 對(duì)產(chǎn)品制備及性能的影響，確定了最佳反應(yīng)條件:三氯化鋁物質(zhì)的量為0.04mol，新制凝膠氫氧化鐵的物質(zhì)的量為0.16 mol,乙醇體積為40 mL。
與現(xiàn)有工藝過程相比，該工藝具有時(shí)間周期短、條件簡單、產(chǎn)品純度高和含鹽量較少等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了水處理實(shí)驗(yàn)，考查產(chǎn)品對(duì)廢水濁度和COD的去除效果。結(jié)果表明，濁度去除率(88 %~ 95%)與COD的去除率(84%~91%) 都很高。
采 用凝膠法可以準(zhǔn)備高質(zhì)量的聚氯化鋁鐵,但該方法生產(chǎn)成本過高，要大量使用乙醇等有機(jī)溶劑，因此，只具有理論研究價(jià)值。
3、三氯化鋁-三氯化鐵-焙燒工藝
青島科技大學(xué)趙春祿等人以氯化鐵和氯化鋁為原料用焙燒法制備了聚氯化鋁鐵，并考察了制備條件對(duì)聚氯化鋁鐵形態(tài)分布及其混凝效果的影響。
原料配比為[n(Al): n(Fe)=9: 1、n(AI): n(Fe)=7: 3、n(Al) : n(Fe)=5 : 5和n(Al) : n(Fe)=3 :7]、焙燒溫度為(220、 240、 260和280 °C)、焙25min,熟化時(shí)間為4h,模擬給水處理混凝劑用量為9 mg.L'。
采用XRD對(duì)聚氯化鋁鐵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，沒有出現(xiàn)特征峰，主要以無定形峰為主，因此，聚氯化鋁鐵可能是大分子無序物相。20~30 (° )2θ角內(nèi)出現(xiàn)了多個(gè)衍射峰，是多個(gè)晶相(拜耳體石和水赤鐵礦相、新三水氧化鋁、三水鋁礦)共存.特征。說明焙燒法合成的聚氯化鋁鐵為無定型結(jié)構(gòu)，是多種晶體礦的混合物，聚氯化鋁鐵中的鋁和鐵是非均勻結(jié)構(gòu)排列。
在此條件下制備的混凝劑聚氯化鋁鐵的混凝效果優(yōu)于市售混凝劑PAC。
研究發(fā)現(xiàn)，采用焙燒法可以準(zhǔn)備高質(zhì)量的聚氯化鋁鐵，但該方法生產(chǎn)聚氯化鋁鐵需要煅燒，不但生產(chǎn).成本過高，還有巨大的環(huán)保壓力，因此該工藝路線只具有理論研究價(jià)值。
4、鋁酸鈣粉工藝
( 1)四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院胡弘鯤等人采用鋁酸鈣粉-三氯化鐵-鹽酸-次氯酸鈉工藝制備聚合氯化鋁鐵。
分別研究了最佳原料配比的選擇(5:16、6:16、5:17、5.5:17、6:17、6.5:17和7:17)、堿基度(87.7%、 99.2%、 76.8%、 74.0%、 75.3%、74.0%和93.7%)、反應(yīng)時(shí)間(60, 90，120 和150min)對(duì)絮凝性能的影響，pH值(4、 5、6、7、8、9、10、11和12)對(duì)聚氯化鋁鐵絮凝性能的影響、絮凝劑投加量(包括2、 4、6、8、10、12和14 mg/D對(duì)絮凝效果的影響。找出了最佳制備條件，并對(duì)其性能進(jìn)行了考查。
結(jié)果表明，堿基度、pH值對(duì)聚氯化鋁鐵的絮凝性能有較大影響。當(dāng)堿基度為75 %左右，水樣的pH值為7~9時(shí)，該產(chǎn)品的絮凝性能最佳。
對(duì)成都某廠的印染廢水和成都府南河某排污口生活廢水進(jìn)行應(yīng)用研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于印染廢水，聚氯化鋁鐵 投加量為60 mgL時(shí)，COD的去除率達(dá)到82.5%，濁度去除率達(dá)到94.9%，而繼續(xù)增加聚氯化鋁鐵，印染廢水的COD的去除率及濁度去除率并沒有顯著增加;而對(duì)于生活廢水，聚氯化鋁鐵 投加量為.20 mg/L時(shí)，COD的去除率達(dá)到70.7%，濁度去除率達(dá)到88.3%。顯然為了進(jìn)一步增加COD的去除率及濁度去除率，聚氯化鋁鐵投加量應(yīng)該繼續(xù)增加，遺憾的是相關(guān)實(shí)驗(yàn)作者并未完成。
(2)同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室潘碌亭等人采用鋁酸鈣粉-硫酸亞鐵-鹽酸-雙氧水工藝，通過酸溶、氧化、聚合和熟化過程制備了聚氯化鋁鐵。
以高嶺土懸濁液的除濁率為指標(biāo)評(píng)價(jià)絮凝劑絮凝效果(投加量為80 mg/D，其中，選定反應(yīng)時(shí)間(1.5、 2.0和2.5h)、反應(yīng)溫度(70、80和90 °C)、硫酸亞鐵投加量(10、 12和14g)和鹽酸投加量(200、300和400mL)4個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)，按照L(3)正交表數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚氯化鋁鐵的最佳制備條件:硫酸亞鐵投加量為10g (以每100g 鋁酸鈣粉計(jì))、鹽酸投加量為400mL、反應(yīng)溫度為80°C、反應(yīng)時(shí)間為2.5h;在此條件下制得的絮凝劑氧化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.5%，全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%。
進(jìn)一步研究了氧化劑(高錳酸鉀復(fù)合藥劑)投加量(5、10、20、30、40、50和60mg/D和聚氯化鋁鐵投加量(80、 100、 150、 200、 250、 300、400和500mgD對(duì)于焦化廢水中COD去除率的影響。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧化劑投加量為10 mg/L時(shí)，聚氯化鋁鐵投加量為200 mg/L時(shí)，焦化廢水中COD去除率可達(dá)70%，色度去除率可達(dá)63%，排水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中的-級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
因此，采用鋁酸鈣粉工藝制備聚氯化鋁鐵,具有重要的應(yīng)用研究價(jià)值。
5、 三氧化二鐵-三氧化二鋁-硫酸工藝
湖南科技學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)工程系鄒龍生提出了一個(gè)制備聚氯化鋁鐵的新工藝。
以三氧化二鋁和三氧化二鐵為原料，在濃硫酸作用下，合成聚氯化鋁鐵。探討三氧化二鋁和三氧化二鐵的最佳配比(其中，三氧化二鋁為3.0g,三氧化二鐵為0.1、0.3、0.5、0.7 和1.0g及其反應(yīng)時(shí)間(5、10、15、20、30和40min)對(duì)產(chǎn)品性能的影響。
通過實(shí)驗(yàn)研究得出，三氧化二鐵和三氧化二鋁的最佳配比為1:10(質(zhì)量比)，反應(yīng)時(shí)間為30min。COD。的去除率可達(dá)85.4%，透光率達(dá)到82.6%。
三氧化二鐵1三氧化二鋁 1硫酸工藝的主要原料來源于礦山，實(shí)際生產(chǎn)價(jià)值不大。
6、聚合氯化鋁-三氯化鐵工藝
浙江省陽縣污水處理廠章小芬提出了聚合氯化鋁/三氯化鐵工藝制備聚氯化鋁鐵。
該工藝以聚合氯化鋁(PAC) 為堿化劑，和Fe(II)溶液復(fù)合共聚生成聚氯化鋁鐵。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，考察原料配比(7 : 3、6:4和5: 5)、熟化溫度(20、 30和40 °C)、熟化時(shí)間(1、2和3h)以及pH值(2.50、3.00和4.00)對(duì)產(chǎn)品性能的影響，確定了最佳的反應(yīng)條件為n(AP):n(Fe2t)=5: 5、pH為4.00、熟化時(shí)間為3h、熟化溫度為30 C。
考察聚氯化鋁鐵對(duì)廢水(西 湖水和池塘水) COD和濁度的去除效果。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于西湖水，當(dāng)聚氯化鋁鐵添加量為25mg/L時(shí)，COD的去除率達(dá)到75%，濁度去除率達(dá)到85%;而對(duì)于池塘水，當(dāng)聚氯化鋁鐵添加量為25mg/L時(shí)，COD的去除率達(dá)到95%，濁度去除率達(dá)到90%。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚氯化鋁鐵 對(duì)廢水的COD的去除率與濁度的去除率都很高，而添加量為25 mg/L聚氯化鋁鐵適合的。
此工藝由于采用PAC為堿化劑，生產(chǎn)成本過高，并沒有實(shí)際的生產(chǎn)價(jià)值。
因原水性質(zhì)各異，應(yīng)根據(jù)不同情況，現(xiàn)場調(diào)試或作燒杯試驗(yàn)，取得最佳使用條件和最佳投藥量以達(dá)到最好的處理效果。
1、使用前，將產(chǎn)品按一定濃度（10-30%）投入溶礬池，注入自來水?dāng)嚢枋怪浞炙猓o置至呈紅棕色液體，再兌水稀釋到所需濃度投加混凝。水廠亦可配成2-5%直接投加，工業(yè)廢水處理直接配成5-10%投加。
2、投加量的確定，根據(jù)原水性質(zhì)可通過生產(chǎn)調(diào)試或燒杯實(shí)驗(yàn)視礬花形成適量而定，制水廠可以原用的其它藥劑量作為參考，在同等條件下產(chǎn)品與固體聚合氯化鋁用量大體相當(dāng)，是固體硫酸鋁用量的1/3-1/4。如果原用的是液體產(chǎn)品，可根據(jù)相應(yīng)藥劑濃度計(jì)算酌定。大致按重量比1:3而定。
3、使用時(shí)，將上述配制好的藥液，泵入計(jì)量槽，通過計(jì)量投加藥液與原水混凝。
4、一般情況下當(dāng)日配制當(dāng)日使用，配藥需要自來水，稍有沉淀物屬正常現(xiàn)象
5、根據(jù)原生產(chǎn)用按：固體：清水=1/5左右，先混合溶解后，再加水稀釋至含量2~3%的溶液即可。