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中文名称:聚合氯化铝(简称聚氯化铝)聚氯化铝(Poly aluminum Chloride) 代号PAC。通常也称作净水剂或混凝剂,它是介于ALCL3和AL(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物,化学通式为[AL2(OH)nCl6-nLm]其中m代表聚合程度,n表示PAC产品的中性程度。颜色呈黄色或淡黄色、深褐色、深灰色树脂状固体。该产品有较强的架桥吸附性能,在水解过程中,伴随发生凝聚,吸附和沉淀等物理化学过程。聚合氯化铝与传统无机混凝剂的根本区别在于传统无机混凝剂为低分子结晶盐,而聚合氯化铝的结构由形态多变的多元羧基络合物组成,絮凝沉淀速度快,适用PH值范围宽,对管道设备无腐蚀性,净水效果明显,能有效支除水中的色质SS、COD、BOD等重金属离子,该产品广泛用于饮用水、工业用水和污水处理领域。
聚合氯化铝的合成方法有很多种,按照原材料的不同,可分为金属铝法、活性氢氧化铝法、三氧化二铝法、氯化铝法、碱溶法等。① 金属铝法。采用金属铝法合成聚合氯化铝的原料主要为铝加工的下脚料,如铝屑、铝灰和铝渣等。由铝灰按一定配比在搅拌下缓慢加入盐酸进行反应,经熟化聚合、沉降制得液体聚合氯化铝,再经稀释过滤,浓缩,干燥制得。在工艺上可分为酸法、碱法、中和法3种。酸法主要是用HCl,产品质量不易控制;碱法生产工艺难度较高,设备投资较大且用碱量大,pH值控制费原料,成本较高;用的较多的是中和法,只要控制好配比,一般都能达到国家标准。② 氢氧化铝法。氢氧化粉纯度比较高,合成的聚合氯化铝重金属等有毒物质含量低,一般采用加热加压酸溶的生产工艺。这种工艺比较简单,但生产的聚合氯化铝的盐基度较低,因此一般采用氢氧化铝加温加压酸溶再加上铝酸钙矿粉中和两道工序。③ 三氧化铝法。含三氧化二铝的原料主要有三水铝石、铝钒土、高岭土、煤矸石等。该生产工艺可分为两步:一步是得到结晶氯化铝,第二步是通过热解法或中和法得到聚合氯化铝。④ 氯化铝法。采用氯化粉为原料,加工聚合氯化铝。这种方法应用为普遍。可用结晶氯化铝于170℃进行沸腾热解,加水熟化聚合,再经固化、干燥制得。⑤ 碱溶法。先将铝灰与氢氧化纳反应得到铝酸钠溶液,再用盐酸调pH值,制得聚合氯化铝溶液。这种方法制得的产品颜色外观较好,不溶物较少,但氯化钠含量高,原材料消耗高,溶液氧化铝含量低,工业化生产成本较大。
在某些污水处理领域,聚合硫酸铁可代替聚合氯化铝?
物化特点对比:
1、聚合硫酸铁的碱化度能低至10%-13%,使得它在水中絮凝产生的絮体矾花非常大,且沉降速度非常快要优于聚合氯化铝。
2、聚合硫酸铁的PH值范围是4-11,聚合氯化铝PH值范围是5-8,所以在PH值适应范围上聚合硫酸铁要明显优于聚合氯化铝。
3、盐基度聚合硫酸铁比聚合氯化铝要低很多,混凝剂的盐基度直接决定了它们在水体中的絮凝时间长短,二价铁离子水解后产生的多核络合物,能把水体中大量的胶体微粒凝聚于一体沉淀,这是聚合氯化铝所不具备的。
效果对比:
1.聚合硫酸铁除了可以处理一般重金属离子外,还能够对COD、BOD以及水体色度有非常好的去除效果,对BOD的去除率可达93%以上。去除其它杂质与去浊功能也要大大优于聚合氯化铝。
2、聚合氯化铝处理过程中对水温变化的影响较大,温度低的情况下絮凝效果会变慢,形成的矾花也变小,导致沉淀效果不好,温度无法去除。而聚合硫酸铁在低温除浊的应用上效果非常好,并用不会残留铁离子反应完全将悬浮物彻底去除。
3、聚合硫酸铁比聚合氯化铝除磷效果要好,水中的氯离子也会降低铝盐的絮凝反应,两种药剂的投加都会相应降低水体的碱化度,但聚合氯化铝因碱化底要高于聚合硫酸铁,固聚铝效果要差于聚铁。
4、聚合硫酸铁处理成本成本低廉,同等效果的处理标准,聚合硫酸铁的投加量是聚合氯化铝的50%,所以处理费用可节省20-50%。且聚合硫酸铁处理后的污泥更加紧密且量小,过滤性比聚铝处理后污泥要好,也相应减少了污泥的处理成本。
铝系净水剂能形成强而多的矾花,但处理后的水体中往往残留较多的铝离子(Al3),对人体有着累积性的潜在危害,应在保证絮凝效果在前提下尽量减少铝系药剂的投加量;铁系净水剂的矾花密实粗大,但由于三价铁离子(Fe3)带有厚重的铁锈色,投加不当会对饮用水及色度要求严格的各种工业用水产生不良影响,且铁系净水剂一般酸度较大,使用时难免使人产生各各顾虑。由于聚合铁与聚合铝两种混凝组分的共存互补,它更能知应原水水质的变化,以其进行深入研究必将有务推动无同高分子絮凝剂沿着复合化方向迅速发展,具有重要的理论价值和现实意义。
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