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聚合硫酸鐵（聚合硫酸鐵）作為一種新型無(wú)機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑與聚合氯化鋁相比具有安全無(wú)生物毒性、用量少、形成礬花大、混凝反應(yīng)快、沉降快、污泥脫水性好、水處理成本較低等優(yōu)點(diǎn)。曹建軍等〔1-2〕用交變磁場(chǎng)對(duì)聚合硫酸鐵溶液加以磁化，與聚合硫酸鐵相比，交變磁場(chǎng)作用下的聚合硫酸鐵（以下簡(jiǎn)稱磁化聚合硫酸鐵）具有用量更省、除濁率更高、對(duì)COD和TP的去除率也更高等優(yōu)點(diǎn)。但目前，對(duì)其的研究只是偏重于性能和應(yīng)用研究，對(duì)其機(jī)理尚缺乏全面深入的科學(xué)論證，而國(guó)內(nèi)外也鮮有人通過實(shí)驗(yàn)對(duì)磁化條件下的絮凝機(jī)理進(jìn)行深入研究。筆者采用SEM、FTIR、XRD、UV等現(xiàn)代分析測(cè)試手段對(duì)磁化聚合硫酸鐵和非磁化聚合硫酸鐵的形貌結(jié)構(gòu)、絮凝形態(tài)等進(jìn)行了測(cè)定與對(duì)比，分析研究羥基、硫酸根與鐵之間的相互作用，以及磁化作用對(duì)其相互之間的影響，探討磁化條件下聚合硫酸鐵絮凝效果得到增強(qiáng)的原理。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

自制磁化裝置如圖1所示。

磁化裝置在一定范圍內(nèi)可控制頻率和磁場(chǎng)強(qiáng)度；電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海瑯玕實(shí)驗(yàn)設(shè)備）；QUANTA200掃描電子顯微鏡（美國(guó)FEI公司），噴金預(yù)處理，掃描磁化的聚合硫酸鐵和非磁化聚合硫酸鐵的形貌結(jié)構(gòu)；NEXUS-670傅立葉變換紅外光譜儀（美國(guó)NICOLET公司），KBr壓片；UV-2600紫外光譜儀（日本島津公司），石英；D/max-rBX射線衍射儀（日本理學(xué)株式會(huì)社），Cu靶，Kα輻射源（λ=0.15405nm），管電壓46kV，電流100mA，掃描角度范圍為5°～80°，速度4（°）/min，應(yīng)用MDIJade5.0軟件對(duì)圖譜中的各個(gè)峰值和X射線衍射標(biāo)準(zhǔn)卡片軟件庫(kù)進(jìn)行匹配分析；AB204－N型電子天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）。聚合硫酸鐵（鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)18.5%）、氫氧化鈉，所用試劑均為分析純（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1SEM、FTIR、XRD分析

取一定量的聚合硫酸鐵于去離子水中攪拌溶解，配制成0.1mol/L的溶液，分成2組；一組經(jīng)過磁化裝置進(jìn)行磁化，另一組不磁化。放入培養(yǎng)皿中在干燥箱內(nèi)于60℃，持續(xù)4h；取出冷卻，進(jìn)行預(yù)處理后，用SEM、FTIR、XRD分別進(jìn)行掃描。

1.2.2紫外光譜分析

對(duì)0.1mol/L的聚合硫酸鐵溶液進(jìn)行磁化處理，以滴定0.1mol/LNaOH溶液的方式，用不同的OH/Fe進(jìn)行滴定，滴定完成后熟化2h，然后稀釋50倍立刻進(jìn)行UV掃描，非磁化聚合硫酸鐵也做相同處理。

對(duì)聚合硫酸鐵絮凝劑做掃描電鏡分析、紅外光譜分析、X射線粉末衍射（XRD）分析、紫外光譜分析，得出結(jié)論：SEM下，磁化聚合硫酸鐵晶體顆粒尺寸明顯比非磁化聚合硫酸鐵要大，應(yīng)該是磁結(jié)晶效應(yīng)；FTIR下，磁化聚合硫酸鐵和非磁化聚合硫酸鐵是同一物質(zhì)產(chǎn)物，XRD下，再次印證磁化聚合硫酸鐵并沒有形成新羥基鍵化合物從而排除其結(jié)構(gòu)上的差異。而在UV下，磁化作用下Fe（c）含量減小，進(jìn)而推斷Fe3+在磁場(chǎng)作用下，使得Fe3+水合離子化合物的束縛力增強(qiáng)，由于水分子的氫鍵能力增強(qiáng)，抑制Fe3+進(jìn)一步生成Fe（c）這類高聚態(tài)化合物，從而使Fe（a）、Fe（b）這類低聚態(tài)鐵離子水合化合物含量增多。

磁場(chǎng)處理對(duì)聚合硫酸鐵溶液水解產(chǎn)物影響的機(jī)理淺析

有研究表明，磁場(chǎng)作用使得以水和離子形式存在的陽(yáng)離子對(duì)周圍水分子的束縛力增強(qiáng)，水分子之間的氫鍵作用增強(qiáng)，降低了自由水分子在水中的比例，形成了更強(qiáng)大的水分子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)〔13〕。鑒于磁化聚合硫酸鐵并沒有形成新羥基鍵化合物，水溶液在紫外光譜下吸收發(fā)生的變化，磁化作用下的機(jī)理：Fe3+在磁場(chǎng)作用下，使得Fe3+水合離子化合物的束縛力增強(qiáng)，由于水分子的氫鍵能力增強(qiáng)，抑制Fe3+進(jìn)一步生成Fe（c）這類高聚態(tài)化合物，從而使Fe（a）、Fe（b）這類低聚態(tài)鐵離子水合化合物含量增多。而聚合硫酸鐵絮凝效果的強(qiáng)弱主要由Fe（a）、Fe（b）的含量決定，這也說明了為什么相同條件下磁化聚合硫酸鐵用料省、效果好。