聚合氯化鋁

中文名稱：聚合氯化鋁（簡稱聚氯化鋁）

聚氯化鋁（Poly aluminum Chloride） 代號PAC。通常也稱作凈水劑或混凝劑，它是介于AlCl₃和Al(OH)₃之間的一種水溶性無機(jī)高分子聚合物，化學(xué)通式為[Al₂(OH)_nCl_6-n]_m其中m代表聚合程度，n表示PAC產(chǎn)品的中性程度。

顏色呈黃色或淡黃色、深褐色、深灰色樹脂狀固體。該產(chǎn)品有較強的架橋吸附性能，在水解過程中，伴隨發(fā)生凝聚，吸附和沉淀等物理化學(xué)過程。聚合氯化鋁與傳統(tǒng)無機(jī)混凝劑的根本區(qū)別在于傳統(tǒng)無機(jī)混凝劑為低分子結(jié)晶鹽，而聚合氯化鋁的結(jié)構(gòu)由形態(tài)多變的多元羧基絡(luò)合物組成，絮凝沉淀速度快，適用PH值范圍寬，對管道設(shè)備無腐蝕性，凈水效果明顯，能有效支除水中色質(zhì)SS、COD、BOD及砷、汞等重金屬離子，該產(chǎn)品廣泛用于飲用水、工業(yè)用水和污水處理領(lǐng)域。

聚合氯化鋁具有吸附、凝聚、沉淀等性能，其穩(wěn)定性差，有腐蝕性，如不慎濺到皮膚上要立即用水沖洗干凈。生產(chǎn)人員要穿工作服，戴口罩、手套，穿長筒膠靴。聚合氯化鋁具有噴霧干燥穩(wěn)定性好，適應(yīng)水域?qū)挘馑俣瓤?，吸附能力強，形成礬花大，質(zhì)密沉淀快，出水濁度低，脫水性能好等優(yōu)點。用噴霧干燥產(chǎn)品可保證安全性，減少水事故，對居民飲用水非常安全可靠。因此，聚合氯化鋁，又被簡稱為高效聚氯化鋁，高效PAC或高效級噴霧干燥聚合氯化鋁。聚合氯化鋁適用于各種濁度的原水，pH適用范圍廣，但是和聚丙烯酰胺相比，其沉降效果遠(yuǎn)不如聚丙烯酰胺。

聚合氯化鋁的鹽基度是聚鋁中相對重要的指標(biāo)，特別是針對飲用水級別的聚鋁產(chǎn)品。鹽基度越低，其價格越高，各采購商可以根據(jù)廠家的實際情況來操作。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%。

聚合氯化鋁的合成方法有很多種，按照原材料的不同，可分為金屬鋁法、活性氫氧化鋁法、三氧化二鋁法、氯化鋁法、堿溶法等。

① 金屬鋁法。采用金屬鋁法合成聚合氯化鋁的原料主要為鋁加工的下腳料，如鋁屑、鋁灰和鋁渣等。由鋁灰按一定配比在攪拌下緩慢加入鹽酸進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)熟化聚合、沉降制得液體聚合氯化鋁，再經(jīng)稀釋過濾，濃縮，干燥制得。在工藝上可分為酸法、堿法、中和法3種。酸法主要是用HCl，產(chǎn)品質(zhì)量不易控制；堿法生產(chǎn)工藝難度較高，設(shè)備投資較大且用堿量大，pH值控制費原料，成本較高；用的最多的是中和法，只要控制好配比，一般都能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

② 氫氧化鋁法。氫氧化鋁粉純度比較高，合成的聚合氯化鋁重金屬等有毒物質(zhì)含量低，一般采用加熱加壓酸溶的生產(chǎn)工藝。這種工藝比較簡單，但生產(chǎn)的聚合氯化鋁的鹽基度較低，因此一般采用氫氧化鋁加溫加壓酸溶再加上鋁酸鈣礦粉中和兩道工序。

③ 三氧化鋁法。含三氧化二鋁的原料主要有三水鋁石、鋁釩土、高嶺土、煤矸石等。該生產(chǎn)工藝可分為兩步：第一步是得到結(jié)晶氯化鋁，第二步是通過熱解法或中和法得到聚合氯化鋁。

④ 氯化鋁法。采用氯化鋁粉為原料，加工聚合氯化鋁。這種方法應(yīng)用最為普遍?？捎媒Y(jié)晶氯化鋁于170℃進(jìn)行沸騰熱解，加水熟化聚合，再經(jīng)固化、干燥制得。

⑤ 堿溶法。先將鋁灰與氫氧化鈉反應(yīng)得到鋁酸鈉溶液，再用鹽酸調(diào)pH值，制得聚合氯化鋁溶液。這種方法制得的產(chǎn)品顏色外觀較好，不溶物較少，但氯化鈉含量高，原材料消耗高，溶液氧化鋁含量低，工業(yè)化生產(chǎn)成本較大。

固體聚合氯化鋁稀釋成液體時，首先要根據(jù)原水情況，使用前先做小試求得最佳藥量。在生產(chǎn)上使用聚合氯化鋁時，按聚合氯化鋁固體 : 清水=1:9-1:15質(zhì)量比混合溶解即可。氧化鋁含量低于1%的溶液易水解，會降低使用效果，濃度太高不易投加均勻。藥劑投用后，如見沉淀池礬花少，余濁大，則投加量過少；如見沉淀池礬花大且上翻，則加藥量過大，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整。

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、對高濁度水的凈化效果明顯。

白色聚合氯化鋁因為被稱為高純無鐵白色聚合氯化鋁，或食品級白色聚合氯化鋁，與其它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。對于飲用水的處理，國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，因為里面添加了鐵粉所以顏色呈棕褐色，鐵粉添加的越多顏色越深，鐵粉如果超過一定的量在某些時候也被稱為聚合氯化鋁鐵，在污水處理方面具有卓越的效果。

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)兩個膠?；ハ嘟咏鼤r，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，它們相撞時的距離就減小了，這樣相互間的吸力就大了?？梢娖渑懦馀c吸引的合力由斥力為主變成以吸力為主（排斥勢能消失了），膠粒得以迅速凝聚。這個機(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，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)這個機(jī)理，當(dāng)溶液中外加電解質(zhì)超過發(fā)生凝聚的臨界凝聚濃度很多時，也不會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)象來說明電解質(zhì)對膠粒脫穩(wěn)的作用，但它沒有考慮脫穩(wěn)過程中其它性質(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，例如三價鋁鹽與鐵鹽作混凝劑投量過多，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)實踐中ξ電位大于零時混凝效果卻最少等。

實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方面的相互作用，是一個綜合的現(xiàn)象。

吸附電中和

吸附電中和作用指粒表面對異號離子，異號膠?；蜴湢铍x分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用，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，其它的作用了超過靜電引力。

舉例來說，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)同是一價的有機(jī)胺離子脫穩(wěn)的能力比Na大得多，Na過量投加不會造成膠粒再穩(wěn)，而有機(jī)胺離子則不然，超過一定投置時能使膠粒發(fā)生再穩(wěn)現(xiàn)象，說明膠粒吸附了過多的反離子，使原來帶的負(fù)電荷轉(zhuǎn)變成帶正電荷。鋁鹽、鐵鹽投加量高時也發(fā)生再穩(wěn)現(xiàn)象以及帶來電荷變號。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。還可以理解成兩個大的同號膠粒中間由于有一個異號膠粒而連接在一起。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，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膠粒，則這個伸展部分遲早還會被原先的膠粒吸附在其他部位上，這個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大時，會使膠粒表面飽和產(chǎn)生再穩(wěn)現(xiàn)象。已經(jīng)架橋絮凝的膠粒，如受到劇烈的長時間的攪拌，架橋聚合物可能從另一膠粒表面脫開，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。這個機(jī)理可解釋非離子型或帶同電號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，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，水中的膠?？杀贿@些沉淀物在形成時所網(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，沉淀速度可因溶液中存在陰離子而加快，例如硫酸根離子。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。

聚合氯化鋁技術(shù)指標(biāo)：

參考資料

PAC聚合氯化鋁由于噴霧干燥穩(wěn)定性好，適應(yīng)水域?qū)?，水解速度快，吸附能力強，形成礬花大，質(zhì)密沉淀快，出水濁度低，脫水性能好等優(yōu)點，在同樣水質(zhì)的情況下，噴霧干燥聚合氯化鋁投加量減少，尤其在水質(zhì)不好的情況下，噴霧干燥產(chǎn)品投量與滾筒干燥聚氯化鋁相比，可減少一半，不僅減輕了工人的勞動強度，而更重要的是減少用戶的制水成本。除此之外，用噴霧干燥產(chǎn)品可保證安全性，減少水事故，對居民飲用水非常安全可靠。

聚合氯化鋁,簡稱高效聚氯化鋁,或高效PAC。采用最為先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，使用高效度的優(yōu)質(zhì)原料反應(yīng)聚合而成。生產(chǎn)按照國標(biāo)GB15892-2009要求執(zhí)行。聚氯化鋁是通過噴霧干燥工藝加工而成.因此也可叫高效級噴霧干燥聚合氯化鋁。

① 在操作上，聚合氯化鋁的凈水過程一般分為三個階段。這三個階段分別是凝聚階段、絮凝階段和沉降階段。凝聚階段在藥液注入混凝容器與原水快速混凝時會在極短時間內(nèi)形成微細(xì)礬花，此時水體變得更加渾濁，它要求水流能產(chǎn)生激烈的湍流。然后聚合氯化鋁進(jìn)入絮凝階段，絮凝階段是礬花成長變粗的過程，要求適當(dāng)?shù)耐牧鞒潭群妥銐虻耐Ａ魰r間(10～15min)，至后期可觀察到大量礬花聚集緩緩下沉，形成表面清晰層。當(dāng)絮凝劑處于沉降階段時，它是在沉降池中進(jìn)行的絮凝物沉降過程，要求水流緩慢，為提高效率一般采用斜管或板式沉降器，大量的粗大礬花被斜管(板)壁阻擋而沉積于池底，上層水為澄清水，剩下的粒徑小、密度小的礬花一邊緩緩下降，一邊繼續(xù)相互碰撞結(jié)大，至后期余濁基本不變。

② 聚合氯化鋁須保存在干燥、防潮、避熱的地方（<80℃切勿損壞包裝，產(chǎn)品可長期儲存）。

③ 聚合氯化鋁產(chǎn)品必須溶解才能使用，溶解設(shè)備和加藥設(shè)施應(yīng)采用耐腐蝕材料。

④ 聚合氯化鋁的液體產(chǎn)品有效儲存期為半年，固體產(chǎn)品有效儲存期為兩年，固體產(chǎn)品受潮后仍然可使用。

聚合氯化鋁的鹽基度是聚鋁中相對重要的指標(biāo)，特別是針對飲用水級別的聚鋁產(chǎn)品，這項標(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，其價格越高，各采購商可以根據(jù)廠子的實際情況來操作。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% 。

聚（合）氯化鋁其絮凝作用表現(xiàn)如下：

a、水中膠體物質(zhì)的強烈電中和作用。

b、水解產(chǎn)物對水中懸浮物的優(yōu)良架橋吸附作用。

c、對溶解性物質(zhì)的選擇性吸附作用。

聚合氯化鋁是一種無機(jī)高分子混凝劑，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(chǎn)的分子量較大、電荷較高的無機(jī)高分子水處理藥劑）的特點主要是由壓力式霧化器的工作原理所決定的。

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、對源水溫度的適應(yīng)性優(yōu)于硫酸鋁等無機(jī)絮凝劑。

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，價格相對便宜的優(yōu)點，缺點是運輸需要罐車，單位運輸成本增加（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)，有運輸方便的優(yōu)點，不需要罐車，缺點是使用時還需要稀釋，增加工作強度。

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。

⒈城市給排水凈化：河流水、水庫水、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、重金屬廢水、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。

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，測定最佳投藥量，一般原水濁度在100-500mg/L時，每千噸投加量為10-20kg。原水濁度高時，投藥量適當(dāng)增加，濁度低時，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，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：