不同鹽基度聚合氯化鋁制備及其在不同水溫下的應用

和蕊 李鵬 孫俊偉

摘 要：采用緩慢滴堿法制備聚合氯化鋁，氫氧根離子濃度和溫度是影響Al2O3含量的主要因素，初始鋁濃度和氫氧根離子濃度是影響鹽基的主要因素.最佳制備條件為：初始鋁濃度0.3 mol/L，OH-濃度0.5 mol/L，加熱溫度70℃，攪拌強度300 r/min，溶液穩定時間24 h.鹽基度為70%的聚合氯化鋁具有較好的混凝性能，沉后水濁度隨投加量的增加回升較為緩慢，混凝過程中生產絮體粒徑較為粗大，有利于靜沉.

關鍵詞：鹽基度，混凝，聚合氯化鋁

[中圖分類號]O69 ? [文獻標志碼]A

Abstract：In the preparation of polyaluminium chloride by slow dropping alkali method，the concentration and temperature of hydroxide ion are the main factors affecting the content of Al2O3，and the initial concentration of aluminium and hydroxide ion are the main factors affecting the base.The optimum preparation conditions are including： initial aluminum concentration 0.3 mol/L，OH- concentration 0.5 mol/L，heating temperature 70℃，stirring intensity 300 R/min，solution stabilization time 24 h.The polyaluminium chloride with base degree of 70% has better coagulation performance，the turbidity of water after sedimentation rises slowly with the increase of dosage，and the floc particle size produced in the coagulation process is relatively large，which is conducive to static sedimentation.

Key words：basicity;polyaluminium chloride;coagulation

凈水廠在混凝階段主要依賴投加聚合氯化鋁控制濁度指標.生產中投用的聚合氯化鋁鹽基度范圍較寬，不同溫度下進水時，聚合氯化偶爾會表現出混凝性能欠佳的情況.[1-3] 混凝性能受很多因素的影響，進水水質的水溫是影響因素之一.為了解決水溫變化給水廠帶來的問題，筆者研究不同鹽基度對不同水溫水質的影響，優選出不同溫度下具有較好混凝效果鹽基度的最佳混凝劑，用以指導生產.

1 材料與方法

1.1 實驗材料

試驗水質 南方冬夏溫差較大，冬季水廠進水水溫分布在7～10℃，秋季7～12℃，春季9～14℃，夏季20～25℃.現場取樣，原水濁度一般為1.5～2.5 NTU，耗氧量低于2 mg/L，氨氮0.08 mg/L左右.

主要儀器 濁度儀（無錫市光明濁度儀廠，STZ-A1），JTY混凝試驗攪拌儀（武漢市梅宇儀器有限公司，MY3000-6B），靜態激光光散射儀（上海魁元科學儀器有限公司，BI-200SM）.

1.2 實驗方法

聚合氯化鋁的制備 將三口燒瓶置于恒溫水浴鍋內，調節水浴鍋溫度至目標溫度后，加入一定體積的初始鋁溶液，打開反應釜內插入的連接恒速攪拌器的攪拌槳，利用可控流量的藥劑投加裝置，滴加一定體積的NaOH溶液.藥劑滴加完畢后，將反應釜內產品轉移至燒杯，保持水浴鍋50℃，靜置待熟化.

將AlCl3·6H2O儲備液稀釋至0.3 mol/L.取一定體積的初始鋁溶液，滴加不同體積的0.5 mol/L的NaOH溶液.70℃水浴加熱，攪拌強度300 r/min，反應完全穩定24 h后，制備不同鹽基度（40%，70%，90%）的聚合氯化鋁，聚合氯化鋁中氧化鋁含量調節為10.06±0.03%.

實驗設計 正交試驗，對初始Al濃度、OH-濃度、加熱溫度、攪拌強度以及溶液穩定時間進行研究，確定最佳工藝條件.

混凝劑優選試驗 混凝劑優選試驗中速（200 r/min）1 min→快速（350 r/min）3 min→慢速（100 r/min）1 min→靜沉15 min.

2 結果分析

2.1 聚合氯化鋁制備的最佳條件

表3的實驗結果顯示，影響Al2O3含量的順序是BC，最佳條件為A3B4C3D3E4;影響鹽基度的順序是ABCDE，最佳條件為A1B2C3D4E3.聚合氯化鋁最佳制備條件為：初始鋁濃度0.3 mol/L，OH-濃度為0.5 mol/L，加熱溫度70 ℃，攪拌強度300 r/min，溶液穩定時間24 h.

2.2 不同鹽基度中聚合氯化鋁的形態分布

聚合氯化鋁隨著鹽基度的升高呈遞減趨勢.鹽基度為40%時，聚合氯化鋁（a）最大值為58%;聚合氯化鋁（b）隨著鹽基度的遞增先增加后下降，鹽基度為70%時達最大值，為61%;聚合氯化鋁（c）隨著鹽基度的增加逐漸增加.

2.3 不同鹽基度聚合氯化鋁的混凝效果

去除濁度是評價混凝劑混凝性能的重要判斷指標之一，不同鹽基度聚合氯化鋁混凝效果見圖2.從圖2可知，鹽基度70%的聚合氯化鋁對原水濁度具有較好的去除效果，隨著投加量的增加，沉后水濁度升高幅度較為平緩，混凝投加區域較寬，且Zeta電位始終高于鹽基度40%和90%的聚合氯化鋁，說明鹽基度為70%的聚合氯化鋁具有良好的電性中和性能，利于絮體的中和吸附后的集聚[4-7]，沉后水中顆粒物粒徑相對較為粗大，易于沉降.