山西省長治市華通水處理材料有限公司 郭玉棟/孫志亮
聚合氯化鋁(Polyaluminium Chloride)是一種新型無機高分子絮凝劑。因聚合氯化鋁在水處理中的絮凝性能優于其他傳統無機絮凝劑,近年來得到了迅猛發展。現就聚合氯化鋁的結構形態、理化性能、技術指標、生產工藝及用途等作以介紹,供專家和有關人員使用參考。
一、 聚合氯化鋁的結構形態
聚合氯化鋁屬於多核羥基配位化合物,在水中呈聚合度較高的帶電無機高分子形態,其絮凝作用就是鋁鹽的水解-聚合-沉澱的動力學過程。聚合氯化鋁投入水中能迅速發揮優異的絮凝作用。聚合氯化鋁的化學分子式為[Al2(OH)nCl6-n]m,式中m≤10,n=3-5。
據對聚合氯化鋁形態研究,絡合反應在溶液中水解聚合的形態分為三類,即①Ala包括快速絡合的自由離子、單體及聚合物。②Alb包括慢速絡合的低聚合物及中等聚合物。③Alc包括長時間內難以絡合的高聚物及溶膠。總鋁量等於以上三部分的加和,即AlT=Ala+Alb+Alc。
二、聚合氯化鋁的主要技術指標
(一)氧化鋁含量。聚合氯化鋁中氧化鋁含量是產品有效成分的衡量指標。聚合氯化鋁黏度與氧化鋁含量有關,隨氧化鋁含量增大黏度增大。
(二)鹽基度。聚合氯化鋁中羥基化程度或碱化的程度稱為鹽基度或碱化度。一般用羥鋁摩爾比B=[OH]/[Al]百分率表示。鹽基度是聚合氯化鋁最重要的指標之一,與絮凝效果關係十分密切,且聚合氯化鋁的許多其他特性都與鹽基度有關。原水濃度越高,鹽基度越高,則絮凝效果越好。在原水濁度86-10000mg/L範圍內,聚合氯化鋁最佳鹽基度在65%-90%。
(三)pH值。聚合氯化鋁溶液的pH值,表示溶液中游離態的OH-數量。聚合氯化鋁的pH值一般隨鹽基度升高而增大,但二者並不存在簡單對應關係。
四、聚合氯化鋁的物理化學性質
聚合氯化鋁的外觀和性質與其鹽基度、製造方法以及氧化鋁含量等有關。液體聚合氯化鋁,鹽基度在40%-60%時;為淡黃色透明液體,在60%以上時,為無色透明液體。固體聚合氯化鋁,鹽基度在30%以下時為晶狀體,在30%-60%時為膠狀物,在60%以上時為玻璃體或樹脂狀。
聚合氯化鋁味澀,加溫至110℃時,發生分解,放出HCl氣體,最後分解為氧化鋁。能與酸發生解聚反應,使聚合度和鹽基度降低,變為正鋁鹽。聚合氯化鋁易溶于水,發生水解生成[Al(OH)3(OH2)3]沉澱,水解過程中伴隨有電化學、凝聚、吸附、沉澱等物理化學過程。
五、 聚合氯化鋁的生產工藝
在我國,關於聚合氯化鋁的工業生產方法和原材料,在其他文中不少,您感興趣話可以看看我的另外一篇文章《聚合氯化鋁生產配方的探討與改進》。採用的生產原料主要兩類:一類是含鋁礦,如:鋁土礦、黏土和高齡土、明礬石、霞石。另一類是工業廢棄物,如:鋁灰、煤矸石、粉煤灰、氧化鉛廠和電解鉛廠的廢氧化鉛、鋁件的酸洗和碱洗的廢液及分子篩。生產方法有:酸法、碱法和中和法。
六、聚合氯化鋁的優勢與用途
聚合氯化鋁作為一種新型絮凝劑,有以下優點:(1)在一般的原水條件下,絮凝效果優于常用的無機絮凝劑,如硫酸鋁,硫酸亞鐵,三氯化鐵等。(2)絮體形成快,沉澱速度高。因而反應、沉澱時間可縮短,在同等條件下可提高處理能力2-4倍。(3)沉澱泥渣的脫水性能高。(4)在等投加量下,聚合氯化鋁消耗的水中碱度小於其它無機絮凝劑,處理后出水的pH變化小。(5)適用源水pH值範圍寬,對原水溫度適應性比較強。(6)處理后水中鹽分增加少,因而對於製藥工業、輕工業,純水制取較為有利。(7)使用成本低於現有的各種無機絮凝劑。(8)投藥量小,可減輕工人的勞動強度,對運輸貯存也有利。(9)對投藥系統及操作人員皮膚、衣物腐蝕性小。
聚合氯化鋁主要用來去除水中的懸浮物、膠體、COD、BOD,去除水中所含重金屬,以及氟化物等。廣氾用於飲用水和工業給水,以及多種工業廢水的淨化處理。聚合氯化鋁對於高溫高濁水處理效果很好,水溫過低時會影響其絮凝效果。聚合氯化鋁屬於陽離子型無機高分子絮凝劑,加量一般為6-20mg/L。此外,聚合氯化鋁也可以用做央蠟澆鑄硬化劑。