化学除磷的原理和关键操作参数

化学除磷的原理和关键操作参数

最近进行了一系列化学除磷小试实验，我有了新的体会。化学除磷的核心逻辑链可以概括为三个关键步骤：电荷中和、化学沉淀和絮凝强化。本质上，这一过程的核心是化学沉淀反应，它将水中的可溶性正磷酸盐转化为不可溶性固体，进而实现相分离。这一转化的驱动力源于离子间的电荷作用以及溶度积限制。

然而，在实际水质环境中，当存在胶体类物质时，PO???（磷酸根离子）常与有机物或金属氧化物结合，形成携带磷酸盐的负电胶体（其ζ电位为负值）。由于胶体间的静电排斥力，这些颗粒稳定分散在水中，这是胶体的典型特性之一。因此，除磷剂必须同时作用于游离的PO???和含磷负电胶体。

在化学除磷过程中，聚合硫酸铁（PFS）或聚合氯化铝（PAC）等除磷剂提供的带正电金属离子（如Fe??和Al??）发挥了双重作用：它们不仅是沉淀反应的活性中心，还需提供足够电荷以中和胶体间的排斥力。这种电荷中和是化学除磷的关键前提，确保后续沉淀反应高效进行。

铁盐混凝剂虽具备较强的混凝能力，但其应用效果受限于等电点特性，尤其在特定pH条件下表现受限。例如，当水质pH接近8且投加量较小时，铁盐的实际混凝效能可能弱于铝盐。这是因为铁盐的电中和能力会随pH升高而减弱。相反，在偏酸性环境中，铁盐的电中和作用更为显著，此时pH落在其等电点范围内，这种协同效应能显著提升水中磷酸盐的去除效率

总结一下化学除磷的完整过程，可概括为以下步骤：首先，通过电荷中和效应消除胶体颗粒表面的电荷，破坏其稳定性；随后，磷酸根离子（PO???）与铝离子（Al??）、铁离子（Fe??）等金属阳离子发生反应，生成不溶性的磷酸盐沉淀（如磷酸铝、磷酸铁）；最后，混凝剂水解产生的中间产物通过吸附或网捕作用，聚集水中的悬浮物形成大颗粒絮体，促进其快速沉降分离，从而实现磷酸根离子从液相向固相的转移。