論聚合氯化鋁混凝劑研究與發展

于菲飛

（沈陽振興環保有限公司 遼寧沈陽 110000）

論聚合氯化鋁混凝劑研究與發展

于菲飛

（沈陽振興環保有限公司 遼寧沈陽 110000）

聚合氯化鋁是一種凈水材料，無機高分子混凝劑，又被簡稱為聚鋁，英文縮寫為PAC，由于氫氧根離子的架橋作用和多價陰離子的聚合作用而生產的分子量較大、電荷較高的無機高分子水處理藥劑，本文重點就聚合氯化鋁混凝劑研究與發展進行分析。

聚合氯化鋁；混凝劑；聚合作用

隨著社會的發展，人類開始越來越多地關注自身賴以生存的水環境。水資源的短缺是當今世界普遍面臨的問題，在有些國家和地區已經成為制約社會發展的重要因素。同時，由于污染物的排放所導致的水質惡化使生態環境遭受了嚴重的破壞甚至開始威脅到人類的健康。水量和水質是具有辯證關系的兩個方面，水量固然是滿足需求的基礎方面，但水質的惡化實際上減少了可用的水量。在水量短缺的條件下，實現水質的轉化以達到有限水資源的重復利用就顯得尤為重要。聚合氯化鋁飲用水專用凈水劑，含量在32～35%之間。是由氫氧化鋁粉與高純鹽酸經噴霧干燥加工而成的一種白色或乳白色奶粉狀精細粉末，裸露在空氣中極易融化。白色聚合氯化鋁已取代硫酸鋁做為造紙行業的中性施膠沉淀劑。

1 聚合氯化鋁屬性

該產品為無機高分子化合物，是介于AlCI3和Al（OH）3之間的產物，通過羥基架橋聚合，分子中帶有數量不等羥基，其化學通式為[AI2（OH）NCI6-N]M。顏色成黃色或淡黃色、深褐色、深灰色樹脂狀固體。固體產品中氧化鋁含量為29%以上，堿化度65～85%。該產品有較強的架橋吸附性能，水解過程中，伴隨發生電化學、凝聚、吸附和沉淀等物理化學過程，聚合氯化鋁易吸潮。該產品廣泛用于生活用水和高純水凈化，工業污水、含油廢水分離凈化，低溫低濁水凈化處理，造紙、制革廢水處理，熱電廠沖灰廢水回收利用、印染、毛紡、廢水去COD、BOD以及脫色凈化。

2 聚合氯化鋁優點

在一般原水條件下，混凝效果優于其它常用的無機混凝劑，如硫酸鋁、硫酸、亞鐵、三氯化鐵等。與硫酸鋁比較，在低濁度時（小于500mg/L），效果為1.25～2.00倍（按氧化鋁投加量計。如按固體投加量計為3.75～6.00倍。）；高濁度時（大于500mg/L）為2～5倍（按氧化鋁投加量計。如按固體投加量計為6～15倍）：與三氯化鐵比較（按固體投加量計；三氯化鐵以無水FeCl3計，下同），在原水濁度小于100mg/L時，效果略差，為0.7～0.9倍；原水濁度在100mg/L以上時，效果為2～5倍。使用聚合氯化鋁處理后，水的濁度、色度均低于使用其它各種無機混凝劑處理后的值。混凝體形成快，沉淀速度快。反應時間、沉淀時間可相應縮短，在相同條件下可提高處理能力。沉淀所得污泥的脫水性能高于硫酸鋁，低于三氯化鐵。在等量投加條件下，聚合氯化鋁混凝時消耗水中堿度小于各種無機混凝劑，處理后水的pH值降低也少。因而處理高濁度水時，可不加或少加堿性助劑及助凝劑。適宜的投加范圍寬，適應原水的pH范圍比較寬，因而有利于操作管理和提高凈水安全性。

3 聚合氯化鋁混凝劑發展趨勢

以鋁灰和廢鹽酸為原料制取聚合氯化鋁，采用酸溶一步法工藝，具有流程短、生產設備簡單、成本低等特點。通過研究確定的最佳工藝條件為：若使用 15%的鹽酸溶液，投料比（鋁灰：水：廢鹽酸）為 3.4：5：115，攪拌速度為200r/min，反應溫度控制在85℃左右鹽酸滴加時間1h，反應時間控制在2h左右，在反應過程中，特別是反應前期由于反應劇烈，又是發熱反應，水分揮發損失較大，要加大冷凝管冷卻水的進出量，產品熟化時間36h，產品熟化溫度為60℃，間歇性生產。目前國內工業廢水、城市生活污水等處理時，混凝劑需求量達450萬t/a以上這給聚合氯化鋁的生產、銷售提供了廣闊的市場空間。聚合氯化鋁在水處理中是一種高效的混凝劑，其生產中利用工業廢棄物作為原料，既節省材料費，又能使廢物循環利用，既有環保效益，又有經濟效益，促進了循環經濟發展。開發高效、連續化生產工藝，必將成為今后聚合氯化鋁工業生產研究的熱點；聚合氯化鋁與其他類無機或有機高分子混凝劑復合或復配使用的應用研究是今后的方向。大量應用實踐表明，使用聚合氯化鋁可以明顯提高水廠凈化效能、降低處理成本、改善出水水質。在廢水處理中，聚合氯化鋁混凝劑已經逐漸取代了傳統凝聚劑而成為主流的混凝劑。聚合氯化鋁不僅具有強烈的凝聚除濁效果，而且也具有明顯脫色及去除腐殖質的效果，使用pH范圍比傳統鋁鹽要寬得多。使用聚合氯化鋁，無論是低溫還是常溫水，都能獲得較好的混凝除濁效能。此外聚合氯化鋁能夠明顯提高固液分離效率，改善沉降過濾及污泥脫水性能，從而縮短沉淀池的停留時間。處理后水中的殘留鋁含量十分低，出水pH改變很小，不會影響到原水酸堿性，藥劑成本低于現有各種無機混凝劑，對投藥系統及操作人員皮膚、衣物腐蝕性小，改善了勞動條件。現有的混凝劑種類有限，而且用途、效果也比較單一，為了滿足人們更高更新的要求，應在首先了解構成分子的化學結構和物性之間相互關系的基礎上，根據要求合成出具有特定結構及所需物性的聚合物。因此，利用分子設計的原理來得到更豐富、復合化、多功能化的改性高分子混凝劑是有意義的。

4 結束語

隨著水處理工業及造紙工業的快速發展、城市化進程的日益推進、及國家對環保要求的提高、鋁鹽產品新領域的不斷開發以及聚合氯化鋁取代硫酸鋁量日益增多，聚合氯化鋁市場發展空間很大，而且需求量會日益增多，未來十年聚合氯化鋁依然是水處理凈水劑的主導產品。而且伴隨國家新的《生活飲用水衛生標準》的實施，以氫氧化鋁為主要原料的混凝劑成為生活飲用水凈化的主導產品，目前以含鋁礦物為原料生產的PAC將逐步退出生活飲用水市場，成為工業供水和污（廢）水處理的主導產品。此外，近年來我國鋁工業的快速發展帶來的氧化鋁產能相對過剩使得氫氧化鋁作為原料非常充足，也有力保障了聚合氯化鋁行業的發展。

[1]陳思忠，徐慧斌，等.用鋁灰生產聚合氯化鋁的工藝研究[J].再生利用，2015.

[2]韋立東.用鋁灰制聚合氯化鋁的酸溶試驗[J].維綸通訊，2016.

TQ317

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1004-7344（2016）32-0330-01

2016-10-25