于菲飛

（沈陽振興環(huán)保有限公司 遼寧沈陽 110000）

論聚合氯化鋁混凝劑研究與發(fā)展

于菲飛

（沈陽振興環(huán)保有限公司 遼寧沈陽 110000）

聚合氯化鋁是一種凈水材料，無機(jī)高分子混凝劑，又被簡(jiǎn)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(jià)陰離子的聚合作用而生產(chǎn)的分子量較大、電荷較高的無機(jī)高分子水處理藥劑，本文重點(diǎn)就聚合氯化鋁混凝劑研究與發(fā)展進(jìn)行分析。

聚合氯化鋁；混凝劑；聚合作用

隨著社會(huì)的發(fā)展，人類開始越來越多地關(guān)注自身賴以生存的水環(huán)境。水資源的短缺是當(dāng)今世界普遍面臨的問題，在有些國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)成為制約社會(huì)發(fā)展的重要因素。同時(shí)，由于污染物的排放所導(dǎo)致的水質(zhì)惡化使生態(tài)環(huán)境遭受了嚴(yán)重的破壞甚至開始威脅到人類的健康。水量和水質(zhì)是具有辯證關(guān)系的兩個(gè)方面，水量固然是滿足需求的基礎(chǔ)方面，但水質(zhì)的惡化實(shí)際上減少了可用的水量。在水量短缺的條件下，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的轉(zhuǎn)化以達(dá)到有限水資源的重復(fù)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(jīng)噴霧干燥加工而成的一種白色或乳白色奶粉狀精細(xì)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(yè)的中性施膠沉淀劑。

1 聚合氯化鋁屬性

該產(chǎn)品為無機(jī)高分子化合物，是介于AlCI3和Al（OH）3之間的產(chǎn)物，通過羥基架橋聚合，分子中帶有數(shù)量不等羥基，其化學(xué)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(chǎn)品中氧化鋁含量為29%以上，堿化度65～85%。該產(chǎn)品有較強(qiáng)的架橋吸附性能，水解過程中，伴隨發(fā)生電化學(xué)、凝聚、吸附和沉淀等物理化學(xué)過程，聚合氯化鋁易吸潮。該產(chǎn)品廣泛用于生活用水和高純水凈化，工業(yè)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(yōu)點(diǎn)

在一般原水條件下，混凝效果優(yōu)于其它常用的無機(jī)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(shí)（小于500mg/L），效果為1.25～2.00倍（按氧化鋁投加量計(jì)。如按固體投加量計(jì)為3.75～6.00倍。）；高濁度時(shí)（大于500mg/L）為2～5倍（按氧化鋁投加量計(jì)。如按固體投加量計(jì)為6～15倍）：與三氯化鐵比較（按固體投加量計(jì)；三氯化鐵以無水FeCl3計(jì)，下同），在原水濁度小于100mg/L時(shí)，效果略差，為0.7～0.9倍；原水濁度在100mg/L以上時(shí)，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(jī)混凝劑處理后的值?；炷w形成快，沉淀速度快。反應(yīng)時(shí)間、沉淀時(shí)間可相應(yīng)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(shí)消耗水中堿度小于各種無機(jī)混凝劑，處理后水的pH值降低也少。因而處理高濁度水時(shí)，可不加或少加堿性助劑及助凝劑。適宜的投加范圍寬，適應(yīng)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(fā)展趨勢(shì)

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(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)。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(yīng)溫度控制在85℃左右鹽酸滴加時(shí)間1h，反應(yīng)時(shí)間控制在2h左右，在反應(yīng)過程中，特別是反應(yīng)前期由于反應(yīng)劇烈，又是發(fā)熱反應(yīng)，水分揮發(fā)損失較大，要加大冷凝管冷卻水的進(jìn)出量，產(chǎn)品熟化時(shí)間36h，產(chǎn)品熟化溫度為60℃，間歇性生產(chǎn)。目前國(guó)內(nèi)工業(yè)廢水、城市生活污水等處理時(shí)，混凝劑需求量達(dá)450萬t/a以上這給聚合氯化鋁的生產(chǎn)、銷售提供了廣闊的市場(chǎng)空間。聚合氯化鋁在水處理中是一種高效的混凝劑，其生產(chǎn)中利用工業(yè)廢棄物作為原料，既節(jié)省材料費(fèi)，又能使廢物循環(huán)利用，既有環(huán)保效益，又有經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。開發(fā)高效、連續(xù)化生產(chǎn)工藝，必將成為今后聚合氯化鋁工業(yè)生產(chǎn)研究的熱點(diǎn)；聚合氯化鋁與其他類無機(jī)或有機(jī)高分子混凝劑復(fù)合或復(fù)配使用的應(yīng)用研究是今后的方向。大量應(yīng)用實(shí)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(zhì)。在廢水處理中，聚合氯化鋁混凝劑已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)凝聚劑而成為主流的混凝劑。聚合氯化鋁不僅具有強(qiáng)烈的凝聚除濁效果，而且也具有明顯脫色及去除腐殖質(zhì)的效果，使用pH范圍比傳統(tǒng)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(shí)間。處理后水中的殘留鋁含量十分低，出水pH改變很小，不會(huì)影響到原水酸堿性，藥劑成本低于現(xiàn)有各種無機(jī)混凝劑，對(duì)投藥系統(tǒng)及操作人員皮膚、衣物腐蝕性小，改善了勞動(dòng)條件?，F(xiàn)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(yīng)在首先了解構(gòu)成分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物性之間相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，根據(jù)要求合成出具有特定結(jié)構(gòu)及所需物性的聚合物。因此，利用分子設(shè)計(jì)的原理來得到更豐富、復(fù)合化、多功能化的改性高分子混凝劑是有意義的。

4 結(jié)束語

隨著水處理工業(yè)及造紙工業(yè)的快速發(fā)展、城市化進(jìn)程的日益推進(jìn)、及國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高、鋁鹽產(chǎn)品新領(lǐng)域的不斷開發(fā)以及聚合氯化鋁取代硫酸鋁量日益增多，聚合氯化鋁市場(chǎng)發(fā)展空間很大，而且需求量會(huì)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(dǎo)產(chǎn)品。而且伴隨國(guó)家新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)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(dǎo)產(chǎn)品，目前以含鋁礦物為原料生產(chǎn)的PAC將逐步退出生活飲用水市場(chǎng)，成為工業(yè)供水和污（廢）水處理的主導(dǎo)產(chǎn)品。此外，近年來我國(guó)鋁工業(yè)的快速發(fā)展帶來的氧化鋁產(chǎn)能相對(duì)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(yè)的發(fā)展。

[1]陳思忠，徐慧斌，等.用鋁灰生產(chǎn)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(yàn)[J].維綸通訊，2016.

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1004-7344（2016）32-0330-01

2016-10-25