常用化學除磷劑的作用機理及其優缺點有哪些？

一、鋁鹽除磷劑

原理：鋁鹽除磷的原理一般認為是當鋁鹽分散于水體時，一方面 Al離子與 磷酸根反應，另一方面，Al離子 首先水解生成單核絡合物Al(ＯＨ)2+、 Ａl(ＯＨ)2+及 AlO2ˉ等，單核絡合物通過碰撞進一步縮合，進而形成一系列多核絡合物Aln(OH)m(３n－m)＋(n＞1，m≤3n)，這些鋁的多核絡合物往往具有較高的正電荷和比表面積，能迅速吸附水體中帶負電荷的雜質，中和膠體電荷，壓縮雙電層及降低膠體 ξ 電位，促進了膠體和懸浮物等快速脫穩、凝聚和沉淀，表現出良好的除磷效果。

藥劑：常用鋁鹽有聚合氯化鋁和硫酸鋁，盡管投加大量的藥劑之后,硫酸鋁有相對較好的除磷效果,但要使出水含磷量達到0.5mg/L,PAC和Al2(SO4)3的加藥量分別為1.35mg/L和6mg/L，從經濟性方面看,聚合氯化鋁(PAC)相對更經濟一些。

二、鐵鹽除磷劑

原理：溶于水中后，Fe３＋一方面與磷酸根生成難溶鹽，一方面通過溶解和吸水可發生強烈水解，并在水解的同時發生各種聚合反應，生成具有較長線性結構的多核羥基絡合物，如Fe2(OH)24+、Fe3(OH)45+、Fe5(OH)96+、Fe5(OH)87+、Fe5(OH)78+、Fe6(OH)126+、Fe7(OH)129+等。這些含鐵的羥基絡合物能有效降低或消除水體中膠體的 ξ 電位，通過電中和，吸附架橋及絮體的卷掃作用使膠體凝聚，再通過沉淀分離將磷去除。

藥劑：目前常用鐵鹽有低分子無機鐵鹽（硫酸亞鐵，氯化鐵等）和高分子無機鐵鹽（聚合硫酸鐵、聚合硫酸氯鐵），比較如下圖；

在絮凝劑投加量為1500 mg/L的情況下，氯化鐵和聚合硫酸鐵對總磷的去除率分別為92.12%和78.65%，氯化鐵的作用效果最佳，聚合硫酸鐵次之。

當總磷濃度降到0.5mg/L以下,FeSO4和FeCl3的加藥量分別為7.5mg/L的Fe2+和9mg/L的Fe3+。但是通過沉淀觀察發現,FeSO4?7H2O作混凝劑時,水樣較渾濁,并沒有形成很明顯的絮狀沉淀,去除效果較差,也沒有出現FeCl3大量投加后出現的很明顯的固液分離界面,只是生成很細小的固體狀顆粒。原因是二價鐵離子與磷酸根反應較差,氧化為三價鐵離子后,可望取得更好的除磷效果。

雖然從投藥量上看FeCl3?6H2O明顯多于FeSO4?7H2O,但前者析出物沉降性能更好，所以綜合來說氯化鐵比硫酸亞鐵除磷效率更高！

三、鈣鹽除磷劑

原理：污水中的磷與石灰中的鈣產生反應。形成[Ca5(OH)(PO4)3]（羥磷灰石），其反應式如下：5Ca2+4OH十3HPO4-Ca5(OH)(PO4)3十3H2O在堿性條件下羥磷灰石沉淀，從而去除了磷酸根。

藥劑：鈣鹽除磷一般常用的有石灰和氯化鈣，比較如下圖所示；

通過試驗發現加入無水氯化鈣之后,對原水中總磷的去除效果較差,故直接棄用無水氯化鈣。由圖8可以看出,要使出水中總磷濃度降到0.5mg/L以下,需加入80mg/LCa2+。從去除效果看,Ca(OH)2的去除效果明顯好于CaCl2的去除效果,但是用Ca(OH)2除磷,加藥量很大。

四、總結

鋁鹽和鐵鹽的除磷效果明顯,絮凝物沉降性能好,但是鋁鹽因為需要過量投加除磷，會導致水中鋁離子過高，而鋁離子對人體毒性比較大，最常聽說的是會殺死神經元，使人的記憶力減退或喪失，引發早老性癡呆癥等疾病。而鐵離子的過量會導致出水顏色變深，鐵離子對設備也會加速腐蝕！鈣鹽生成的Ca5(OH)(PO4)3沉淀性比較差,反應要求在堿性條件下進行,pH值偏高,且出水硬度大，但是石灰成本很低。

如果從成本、效果和操作復雜性綜合考慮，鐵鹽較鋁鹽，鈣鹽除磷效果更好，鐵鹽是z佳的除磷藥劑！