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一、引言：微塑料——看不見的威脅

微塑料，這個由塑料制品在紫外線、風力及物理破碎作用下衍生而來的新型污染物，正悄然成為全球水環境安全的新焦點。粒徑小于5毫米的塑料碎片和纖維，因其密度低、粒徑變化大、比表面積高且表面帶有電荷，能夠吸附重金屬、持久性有機污染物等有毒物質，并通過食物鏈傳遞，對生態系統和人體健康構成潛在威脅。傳統的混凝處理技術在應對微塑料時面臨顯著挑戰——低劑量混凝劑的水解產物對微塑料的吸附架橋和卷掃能力較弱，難以實現高效去除。正是在這一背景下，聚氯化鋁鐵（聚合氯化鋁鐵）憑借其獨特的鋁鐵協同結構，在微塑料污染治理中展現出令人矚目的潛力。

二、聚合氯化鋁鐵的結構優勢：為何它能“抓住”微塑料

聚氯化鋁鐵并非聚氯化鋁（PAC）與聚氯化鐵（PFC）的簡單物理混合，而是在制備過程中通過羥基橋聯，使鋁和鐵共同參與聚合反應，形成了一系列結構穩定、兼具鋁鹽和鐵鹽優點的復合型無機高分子化合物。其分子通式為[Al?(OH)?]?·[Fe?(OH)?]?Cl???。

這種獨特的共聚結構賦予了聚合氯化鋁鐵三重協同優勢：

，電中和能力的強化。 鐵的水解產物如[Fe(H?O)?]³?、[Fe?(OH)?]??帶有更高的正電荷，電中和能力很強，能迅速壓縮膠體雙電層。對于表面通常帶負電荷的微塑料顆粒而言，這種強電中和作用能夠快速使其脫穩，為后續的絮凝沉降創造條件。

第二，吸附架橋的延伸。 鋁的水解產物如[Al?O?(OH)??]??具有更長的分子鏈和更大的分子量，吸附架橋能力突出，能將脫穩的膠體連接成大的絮體。聚合氯化鋁鐵將二者優勢合一，使混凝速度快，形成的絮體大而密實。

第三，pH適應性的拓寬。 鋁鹽在偏酸性條件下效果好，鐵鹽在偏堿性條件下效果佳。聚合氯化鋁鐵融合兩者特性，其有效pH適用范圍變得異常寬廣（pH 4-11）。這意味著在面對不同水體條件時，聚合氯化鋁鐵無需頻繁調節pH值即可保持穩定的混凝性能。

三、突破性發現：昆布多糖強化聚合氯化鋁鐵去除微塑料

2024年發表于《環境化學》的一項突破性研究，以昆布多糖（LA）作為新型助凝劑，系統考察了其對聚合氯化鋁鐵去除聚乙烯（PE）微塑料的強化混凝性能。昆布多糖是一種表面帶負電荷的鏈狀聚合物，其線性大分子結構有利于產生架橋效應，與合成混凝劑共同使用過程中可起到強化混凝的作用。

研究結果令人振奮。在聚合氯化鋁鐵和LA的投加量分別為150 mg·L?¹和20 mg·L?¹的條件下，單一聚合氯化鋁鐵對PE微塑料的去除率為78.4%，而聚合氯化鋁鐵-LA復配系統的去除率躍升至95.2% 。這一近17個百分點的提升，充分證明了天然助凝劑與聚合氯化鋁鐵協同作用的巨大潛力。

研究團隊通過Zeta電位、掃描電鏡（SEM）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、X射線光電子能譜（XPS）等多種表征手段對混凝機理進行了深入解析。結果表明，聚合氯化鋁鐵和聚合氯化鋁鐵-LA對PE微塑料的混凝機理是一致的——LA的加入顯著改善了聚合氯化鋁鐵的電荷中和、吸附架橋和卷掃絮凝三種核心作用。

四、多維適應性與應用前景

該研究進一步考察了不同環境因素對聚合氯化鋁鐵-LA復配系統的影響，包括pH值、微塑料粒徑、共存離子、腐殖酸共存以及真實水體效果測試。結果顯示，聚合氯化鋁鐵-LA復配混凝系統具有較好的環境適應性。

從實際應用的角度來看，這一發現具有多重意義：

其一，填補了微塑料治理的技術空白。 傳統的混凝-沉淀工藝對微塑料的去除效率普遍不高，而聚合氯化鋁鐵-LA復配系統提供了一種簡單、穩定且低成本的強化處理方案。這對于無法承擔膜過濾等高級處理工藝的中小規模水廠而言，具有重要的現實意義。

其二，開拓了天然生物質資源的高值化利用路徑。 昆布多糖作為一種藻類資源，來源廣泛、可生物降解、環境友好。將其作為助凝劑與聚合氯化鋁鐵復配，既提升了處理效率，又避免了合成有機助凝劑可能帶來的二次污染風險。

其三，為其他新興污染物的混凝去除提供了方法論參考。 微塑料只是眾多新興污染物中的一種。聚合氯化鋁鐵-LA復配系統的成功，為聚合氯化鋁鐵與其他天然助凝劑（如殼聚糖、海藻酸鈉等）的組合應用打開了思路。事實上，已有研究表明，將聚合氯化鋁鐵與殼聚糖、海藻酸鈉等復配，同樣可以在不同水質條件下獲得優異的混凝效果。

五、機理深化：從宏觀效果到微觀本質

聚合氯化鋁鐵對微塑料的去除機理可以從多個層面加以理解。

從物理化學層面來看，聚合氯化鋁鐵的水解產物帶有高密度正電荷，能夠有效中和微塑料顆粒表面的負電荷，降低Zeta電位值，使顆粒間的靜電排斥力減弱，從而促進顆粒的凝聚。研究表明，在聚合氯化鋁鐵作用下，體系Zeta電位可從-25.3 mV升至-5.1 mV。這種電荷中和作用是混凝過程的步，也是較為關鍵的一步。

從高分子化學層面來看，聚合氯化鋁鐵的多核羥基絡合物具有較大的分子尺寸和豐富的活性位點，能夠通過吸附架橋作用將多個微塑料顆粒連接在一起，形成更大的絮體。激光粒度分析表明，絮體粒徑可從初始的微米級增長至數百微米。

從流體力學層面來看，聚合氯化鋁鐵形成的絮體密度較大、結構密實，沉降速度快。在較佳條件下，絮體沉降速度可達8.2 m/h。快速的沉降意味著更短的處理時間和更小的沉淀池容積，這對于工程應用而言是重要的經濟性考量。

六、展望：聚合氯化鋁鐵在新興污染物治理中的角色

微塑料污染已被聯合國環境規劃署列為全球亟待解決的重大環境問題之一。隨著研究的深入，人們越來越認識到，單一的常規處理工藝難以應對這一新型污染挑戰。聚合氯化鋁鐵作為一種兼具鋁鹽和鐵鹽優勢的復合混凝劑，其在微塑料去除中展現出的高效性、適應性和可復配性，使其成為新興污染物治理工具箱中的重要成員。

未來，聚合氯化鋁鐵在微塑料治理領域的研究可從以下幾個方向深入：一是探索更多種類的天然助凝劑與聚合氯化鋁鐵的復配方案，優化協同效應；二是研究聚合氯化鋁鐵對不同類型微塑料（如聚丙烯、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等）的去除差異與機理；三是開展中試和工程規模的應用驗證，評估聚合氯化鋁鐵在實際水廠中的微塑料去除效果和經濟可行性。

從“微”處著手，方能成就大事。聚合氯化鋁鐵在微塑料污染治理中的突破，不僅是一種水處理藥劑的成功應用，更是無機高分子混凝劑向功能化、精準化方向演進的一個縮影。