一種新興凈水材料，無(wú)機(jī)高分子混凝劑，簡(jiǎn)稱聚鋁，英文縮寫為PAC(poly aluminum chloride)，它是介于AlCI3和Al(OH)3，之間的一種水溶性無(wú)機(jī)高分子聚合物，化學(xué)通式為[Al2(OH)nCl6-nLm]，其中m代表聚合程度，n表示PAC產(chǎn)品的中性程度。m品的中，n=1-5為具有Keggin結(jié)構(gòu)的高電荷聚合環(huán)鏈體，對(duì)水中膠體和顆粒物具有高度電中和及橋聯(lián)作用，并可強(qiáng)力去除微有毒物及重金屬離子，性狀穩(wěn)定。檢驗(yàn)方法可按國(guó)際GB 15892--2003標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。由于氫氧根離子的架橋作用和多價(jià)陰離子的聚合作用，生產(chǎn)出來(lái)的聚合氯化鋁是相對(duì)分子質(zhì)量較大、電荷較高的無(wú)機(jī)高分子水處理藥劑。
顏色類型
聚合氯化鋁的顏色一般有白色、黃色、棕褐色，不同顏色的聚合氯化鋁在應(yīng)用及生產(chǎn)技術(shù)上也有較大區(qū)別。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的三氧化鋁含量在27%～30%之間的聚合氯化鋁多為土黃色、到黃色、淡黃色的固體粉狀。這些類型的聚合氯化鋁水溶性比較好，在溶解的過(guò)程中伴隨電化學(xué)、凝聚、吸附和沉淀等物理化學(xué)變化，絮凝體形成快而粗大、活性高、沉淀快、對(duì)高濁度水的凈化效果明顯。
白色聚合氯化鋁因?yàn)楸环Q為高純無(wú)鐵白色聚合氯化鋁，或食品級(jí)白色聚合氯化鋁，與他聚氯化鋁相比是品質(zhì)最高的產(chǎn)品，主要的原材料是優(yōu)質(zhì)的氫氧化鋁粉、鹽酸，采用的生產(chǎn)工藝是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的技術(shù)噴霧干燥法。白色聚合氯化鋁用于造紙施膠劑，制糖脫色澄清劑、鞣革、醫(yī)藥、化妝品和精密鑄造及水處理等多個(gè)領(lǐng)域。
黃色聚合氯化鋁的原材料是鋁酸鈣粉、鹽酸、鋁礬土，主要用于污水處理和飲用水處理方面，用于飲用水處理的原材料是氫氧化鋁粉、鹽酸，還有少許的鋁酸鈣粉，采取的工藝是板框壓濾工藝或噴霧干燥工藝。對(duì)于飲用水的處理，國(guó)家在重金屬方面有嚴(yán)格的要求，所以不論是原材料還是生產(chǎn)工藝都比棕褐色聚合氯化鋁要好。黃色聚合氯化鋁一般采用滾筒干燥生產(chǎn)或噴霧塔干燥生產(chǎn)而成，有片狀、粉狀兩種固態(tài)形式。
棕褐色聚合氯化鋁的原材料是鋁酸鈣粉、鹽酸、鋁礬土還有鐵粉。生產(chǎn)工藝是采用滾筒干燥法，一般主要用于污水處理方面，因?yàn)槔锩嫣砑恿髓F粉所以顏色呈棕褐色，鐵粉添加的越多顏色越深，鐵粉如果超過(guò)一定的量在某些時(shí)候也被稱為聚合氯化鋁鐵，在污水處理發(fā)面具有卓越的效果。
凈水原理
壓縮雙電層
膠團(tuán)雙電層的構(gòu)造決定了在膠粒表面處反離子的濃度最大，隨著膠粒表面向外的距離越大則反離子濃度越低，最終與溶液中離子濃度相等。當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)，使溶液中離子濃度增高，則擴(kuò)散層的厚度減小。
當(dāng)兩個(gè)膠粒互相接近時(shí)，由于擴(kuò)散層厚度減小，ξ電位降低，因此它們互相排斥的力就減小了，也就是溶液中離子濃度高的膠間斥力比離子濃度低的要小。膠粒間的吸力不受水相組成的影響，但由于擴(kuò)散減薄，它們相撞時(shí)的距離就減小了，這樣相互間的吸力就大了?？梢?jiàn)其排斥與吸引的合力由斥力為主變成以吸力為主(排斥勢(shì)能消失了)，膠粒得以迅速凝聚。這個(gè)機(jī)理能較好地解釋港灣處的沉積現(xiàn)象，因淡水進(jìn)入海水時(shí)，鹽類增加，離子濃度增高，淡水挾帶膠粒的穩(wěn)定性降低，所以在港灣處粘土和其它膠體顆粒易沉積。
根據(jù)這個(gè)機(jī)理，當(dāng)溶液中外加電解質(zhì)超過(guò)發(fā)生凝聚的臨界凝聚濃度很多時(shí)，也不會(huì)有更多超額的反離子進(jìn)入擴(kuò)散層，不可能出現(xiàn)膠粒改變符號(hào)而使膠粒重新穩(wěn)定的情況。這樣的機(jī)理是藉單純靜電現(xiàn)象來(lái)說(shuō)明電解質(zhì)對(duì)膠粒脫穩(wěn)的作用，但它沒(méi)有考慮脫穩(wěn)過(guò)程中其它性質(zhì)的作用(如吸附)，因此不能解釋復(fù)雜的其它一些脫穩(wěn)現(xiàn)象，例如三價(jià)鋁鹽與鐵鹽作混凝劑投量過(guò)多，凝聚效果反而下降，甚至重新穩(wěn)定；又如與膠粒帶同電號(hào)的聚合物或高分子有機(jī)物可能有好的凝聚效果：等電狀態(tài)應(yīng)有最好的凝聚效果，但往往在生產(chǎn)實(shí)踐中ξ電位大于零時(shí)混凝效果卻最少等。
實(shí)際上在水溶液中投加混凝劑使膠粒脫穩(wěn)現(xiàn)象涉及到膠粒與混凝劑，膠粒與水溶液，混凝劑與水溶液三個(gè)方面的相互作用，是一個(gè)綜合的現(xiàn)象。
吸附電中和
吸附電中和作用指粒表面對(duì)異號(hào)離子，異號(hào)膠?；蜴湢铍x分子帶異號(hào)電荷的部位有強(qiáng)烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了它的部分電荷，減少了靜電斥力，因而容易與其它顆粒接近而互相吸附。此時(shí)靜電引力常是這些作用的主要方面，但在不少的情況下，其它的作用了超過(guò)靜電引力。
舉例來(lái)說(shuō)，用Na與十二烷基銨離子(C12H25NH)去除帶負(fù)電荷的碘化銀溶液造成的濁度，發(fā)現(xiàn)同是一價(jià)的有機(jī)胺離子脫穩(wěn)的能力比Na大得多，Na過(guò)量投加不會(huì)造成膠粒再穩(wěn)，而有機(jī)胺離子則不然，超過(guò)一定投置時(shí)能使膠粒發(fā)生再穩(wěn)現(xiàn)象，說(shuō)明膠粒吸附了過(guò)多的反離子，使原來(lái)帶的負(fù)電荷轉(zhuǎn)變成帶正電荷。鋁鹽、鐵鹽投加量高時(shí)也發(fā)生再穩(wěn)現(xiàn)象以及帶來(lái)電荷變號(hào)。上面的現(xiàn)象用吸附電中和的機(jī)理解釋是很合適的。
吸附架橋作用
吸附架橋作用機(jī)理主要是指高分子物質(zhì)與膠粒的吸附與橋連。還可以理解成兩個(gè)大的同號(hào)膠粒中間由于有一個(gè)異號(hào)膠粒而連接在一起。高分子絮凝劑具有線性結(jié)構(gòu)，它們具有能與膠粒表面某些部位起作用的化學(xué)基團(tuán)，當(dāng)高聚合物與膠粒接觸時(shí)，基團(tuán)能與膠粒表面產(chǎn)生特殊的反應(yīng)而相互吸附，而高聚物分子的其余部分則伸展在溶液中，可以與另一個(gè)表面有空位的膠粒吸附，這樣聚合物就起了架橋連接的作用。假如膠粒少，上述聚合物伸展部分粘連不著第二個(gè)膠粒，則這個(gè)伸展部分遲早還會(huì)被原先的膠粒吸附在其他部位上，這個(gè)聚合物就不能起架橋作用了，而膠粒又處于穩(wěn)定狀態(tài)。高分子絮凝劑投加量過(guò)大時(shí)，會(huì)使膠粒表面飽和產(chǎn)生再穩(wěn)現(xiàn)象。已經(jīng)架橋絮凝的膠粒，如受到劇烈的長(zhǎng)時(shí)間的攪拌，架橋聚合物可能從另一膠粒表面脫開(kāi)，重又卷回原所在膠粒表面，造成再穩(wěn)定狀態(tài)。
聚合物在膠粒表面的吸附來(lái)源于各種物理化學(xué)作用，如范德華引力、靜電引力、氫鍵、配位鍵等，取決于聚合物同膠粒表面二者化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。這個(gè)機(jī)理可解釋非離子型或帶同電號(hào)的離子型高分子絮凝劑能得到好的絮凝效果的現(xiàn)象。
沉淀物網(wǎng)捕機(jī)理
當(dāng)金屬鹽(如硫酸鋁或氯化鐵)或金屬氧化物和氫氧化物(如石灰)作凝聚劑時(shí)，當(dāng)投加量大得足以迅速沉淀金屬氫氧化物(如Al(OH)3、Fe(OH)3、Mg(OH)2或金屬碳酸鹽(如CaCO3)時(shí)，水中的膠粒可被這些沉淀物在形成時(shí)所網(wǎng)捕。當(dāng)沉淀物是帶正電荷(Al(OH)3及Fe(OH)3在中性和酸性pH范圍內(nèi))時(shí)，沉淀速度可因溶液中存在陰離子而加快，例如硫酸銀離子。此外水中膠粒本身可作為這些金屬氧氧化物沉淀物形成的核心，所以凝聚劑最佳投加量與被除去物質(zhì)的濃度成反比，即膠粒越多，金屬凝聚劑投加量越少。
聚合氯化鋁成分:
主要是三氧化二鋁即氧化鋁，分子式： [Al2(OH)nCl6-n·xH2O]m(m≤10，n=1～5) 為具Keggin結(jié)構(gòu)的高電荷聚合環(huán)鏈體形，對(duì)水中膠體和顆粒物具有高度電中和及橋聯(lián)作用，并可強(qiáng)力去除微有毒物及重金屬離子，性狀穩(wěn)定。檢驗(yàn)方法：按國(guó)際GB15892-2003標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。又稱堿式氯化鋁，聚合氯化鋁簡(jiǎn)稱為PAC，又稱聚氯化鋁、復(fù)合聚合氯化鋁、堿式氯化鋁。
聚合氯化鋁技術(shù)指標(biāo)：
標(biāo)準(zhǔn)
GB/15892-2009
GB/T22627-2008
指標(biāo)
飲用水級(jí)別
水處理級(jí)別
液體
固體
液體
固體
三氧化二鋁AL2O3（%）≥
10.0
29
6.0
28.0
鹽基度B（%）
40.0-90.0
30-95
水不溶物%≤
0.2
0.6
0.5
1.5
PH值
3.5-5.0
3.5-5.0
鐵（Fe）%≤
----
2.0
5.0
砷（As）.ppm≤
0.0002
0.0005
0.0015
鎘（Cd）.ppm≤
0.0002
---
---
鉻（Cr）.ppm≤
0.0005
---
---
鉛（Pb）%≤
0.001
0.002
0.006
汞（Hg）%≤
0.00001
---
---
鹽基度
聚合氯化鋁的鹽基度是聚鋁中相對(duì)重要的指標(biāo)，特別是針對(duì)飲用水級(jí)別的聚鋁產(chǎn)品，這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)是聚鋁產(chǎn)線控制生產(chǎn)的重要指標(biāo)之一。鹽基度越低，其價(jià)格越高，各采購(gòu)商可以根據(jù)廠子的實(shí)際情況來(lái)操作。另外不同原材料，不同工藝生產(chǎn)處理的聚合氯化鋁產(chǎn)品的鹽基度也是不同，這就需要廠家來(lái)進(jìn)行調(diào)整。提高聚氯化鋁產(chǎn)品的鹽基度，可大幅提高生產(chǎn)和使用的經(jīng)濟(jì)效益。鹽基度從65%提高到92%，生產(chǎn)原料成本可降低20%，使用成本可降低40%
作用
聚（合）氯化鋁其絮凝作用表現(xiàn)如下：
a、水中膠體物質(zhì)的強(qiáng)烈電中和作用。
b、水解產(chǎn)物對(duì)水中懸浮物的優(yōu)良架橋吸附作用。
c、對(duì)溶解性物質(zhì)的選擇性吸附作用。
聚合氯化鋁是一種無(wú)機(jī)高分子混凝劑，由于氫氧根離子的架橋作用和多價(jià)陰離子的聚合作用而生產(chǎn)的分子量較大、電荷較高的無(wú)機(jī)高分子水處理藥劑）的特點(diǎn)主要是由壓力式霧化器的工作原理所決定的。
性能
a、凈化后的水質(zhì)優(yōu)于硫酸鋁絮凝劑，凈水成本與之相比低15－30%。
b、絮凝體形成快、沉降速度快，比硫酸鋁等傳統(tǒng)產(chǎn)品處理能力大。
c、消耗水中堿度低于各種無(wú)機(jī)絮凝劑，因而可不投或少投堿劑。
d、適應(yīng)的源水PH5.0-9.0范圍均可凝聚。
e、腐蝕性小，操作條件好。
f、溶解性優(yōu)于硫酸鋁。
g、處理水中鹽分增加少，有利于離子交換處理和高純制水。
h、對(duì)源水溫度的適應(yīng)性優(yōu)于硫酸鋁等無(wú)機(jī)絮凝劑。
形態(tài)分類
聚合氯化鋁形態(tài)分為兩種
a、液體聚合氯化鋁是未干燥的形態(tài)，有不用稀釋，裝卸使用方便，價(jià)格相對(duì)便宜的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是運(yùn)輸需要罐車，單位運(yùn)輸成本增加（每噸固體相當(dāng)于2-3噸液體）,比較適合于100公里內(nèi)的用戶.
b、固體聚合氯化鋁是液體聚合氯化鋁干燥后的形態(tài)，有運(yùn)輸方便的優(yōu)點(diǎn)，不需要罐車，缺點(diǎn)是使用時(shí)還需要稀釋，增加工作強(qiáng)度.
工藝分類
a，滾筒式聚（合）氯化鋁 鋁含量一般，水不溶物高，多用于污水處理。
b，板框式聚（合）氯化鋁 鋁含量高，水不溶物低，用于市政污水處理和生活污水處理。
c，噴霧干燥聚（合）氯化鋁 鋁含量高，水不溶物低，溶解速度快.用于飲用水及更高標(biāo)準(zhǔn)水處理。
聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺搭配使用介紹
首先來(lái)總得分析一下他們的關(guān)系，之后向大家介紹一下混合的步驟、注意事項(xiàng)和相關(guān)的知識(shí)。洗滌劑生產(chǎn)廢水具有成份復(fù)雜、廢水中CODcr和LAS成分含量高且難以直接生物降解、廢水的pH值較低等特點(diǎn) ，同時(shí)廢水中的洗滌劑成份達(dá)到一定濃度時(shí)會(huì)影響廢水處理的曝氣、沉淀、污泥消化等過(guò)程,在實(shí)際廢水處理過(guò)程中常采用絮凝劑解決高濃度LAS難于生物降解的問(wèn)題，因此在絮凝處理中研究絮凝劑種類的選擇、用量及其影響因素等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
用途
⒈城市給排水凈化：河流水、水庫(kù)水、地下水。
⒉工業(yè)給水凈化。
⒊城市污水處理。
⒋工業(yè)廢水和廢渣中有用物質(zhì)的回收、促進(jìn)洗煤廢水中煤粉的沉降、淀粉制造業(yè)中淀粉的回收。
⒌各種工業(yè)廢水處理：印染廢水、皮革廢水、含氟廢水、重金屬?gòu)U水、含油廢水、造紙廢水、洗煤廢水、礦山廢水、釀造廢水、冶金廢水、肉類加工廢水、污水處理。
⒍造紙施膠。
⒎糖液精制。
⒏鑄造成型。
⒐布匹防皺。
⒑催化劑載體。
⒒醫(yī)藥精制
⒓水泥速凝。
⒔化妝品原料。
使用方法
將固體產(chǎn)品按1：3加水溶解為液體后，再加10-30倍清水稀釋成所需濃度后使用。投加的最佳PH值為3.5-5.0，選擇最佳PH值投加，可以發(fā)揮混凝的最大效益。用量可根據(jù)原水的不同渾濁度，測(cè)定最佳投藥量，一般原水濁度在100-500mg/L時(shí)，每千噸投加量為10-20kg。原水濁度高時(shí)，投藥量適當(dāng)增加，濁度低時(shí)，投藥量可以適當(dāng)減少。
農(nóng)村使用，可將藥劑投入水缸內(nèi)，攪拌均勻，靜置，上清液即可使用，每50公斤加入本藥劑l克左右。如將本藥劑和該公司生產(chǎn)的高分子絮凝劑結(jié)合使用，則效果更佳。投藥可將該公司生產(chǎn)陰離子聚丙烯酰胺或陽(yáng)離子聚丙烯酰胺同PAC一起溶解成復(fù)合絮凝劑后使用或者先將PAC加入被處理水體形成凝聚體，后加入該公司生產(chǎn)的陰離子聚丙烯酰胺吸附架橋成大的絮凝體。
聚合氯化鋁在不同水質(zhì)中的投加量：
一、在低濁度水中，將固體的聚合氯化鋁產(chǎn)品按照1：3比例(重量比)加自來(lái)水稀釋，并且攪拌至完全溶解
二、在生活、生產(chǎn)用污水中，參照每噸污水先投加30g左右的聚合氯化鋁產(chǎn)品。然后投加稀釋之后的聚丙烯酰胺產(chǎn)品，(如果效果不明顯，請(qǐng)酌情減少或增加產(chǎn)品投加量。)
三、在造紙廠污水處理中，采用低濁度水的投放比例配置，如效果不明顯可在酌量添加。
四、原水濁度在100-500mg/L時(shí)，投加量為5-10mg即每千噸水投量為5-10kg，用前最好根據(jù)水質(zhì)特性進(jìn)行小試，選出最佳值，然后投用。
常用污水投放比例：
應(yīng)用領(lǐng)域
單位：公斤/千噸水
應(yīng)用領(lǐng)域
單位：公斤/千噸水
生活用水
2.5～25
工業(yè)用水
2.5～25
城市污水
15～50
電鍍廢水
20～100
冶金廢水
20～150
造紙廢水
50～300
印染廢水
100～300
漂染廢水
100～300
造漆廢水
100～300
制革廢水
100～300
食品廢水
50～150
化工廢水
50～100
乳化廢水
50～200
洗煤廢水
30～100
