聚合氯化铝是一种净水材料,无机高分子混凝剂,又被简称为聚铝,英文缩写为PAC,由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。在形态上又可以分为固体和液体两种。固体按颜色不同又分为棕褐色、米黄色、金黄色和白色,液体可以呈现为无色透明、微黄色、浅黄色至黄褐色。不同颜色的聚合氯化铝在应用及生产技术上也有较大的区别。
1、前言
聚合氯化铝简称聚合铝,是30年代发展起来的一种无机高分子絮凝剂,由于它具有适用范围广、絮凝沉降速度快、使用时不需加助凝剂,能保持水质pH值稳定等一系列优良性能而逐渐取代了硫酸铝、氯化铁等传统的无机絮凝剂,广泛用于生活饮用水、工业用水及废水处理中,是一种具有广阔前景的精细化工产品。但由于聚合铝本身性质特殊,不同原料、不同工艺生产出的产品在质量性能上差异很大,加上国家标准尚未出台,各地区、各企业在产品质量鉴定分析上不统一,且存在一些问题,造成了该产品在生产经营过程中在质量、等级鉴定上争议很大。
2、聚合氯化铝的净水机理
聚合氯化铝是一种由碱式氯化铝聚合而成的高分子化合物,化学式可表示如下:
[Al2(OH)mCl6-n]
其中:m≤10,n为3-5
聚合氯化铝的净水过程是一个复杂的物理化学过程,将聚合铝投入水中,它将迅速水解,并形成如下所示的胶体:
[Al(OH)3°mAlO+°(n-p)Cl-]P+°pCl-
m、n、p为任何正整数
从以上结构可以看出,由聚合氯化铝水解形成的胶体带有适量的正电荷,而自然界水体中胶粒一般带负电荷,并且由于粒子间存在的静电斥力和表面水化作用,使胶粒处于分散稳定状态。由聚合铝形成的胶体与这种胶粒相互作用的结果,使胶粒内部的ζ电位降低、减小或消除了静电排斥势能,从而使胶粒处于脱稳状态;又由于由铝的活性物质组成的絮粒具有很强的架桥吸附能力,加上搅拌水体水力条件的作用,胶体间不断地碰撞吸附,逐渐变大、增重,生成粗大的絮凝体,在下沉过程中又网捕部分悬浮物,从而使水由浊变清。
3、产品技术指标与净水效能关系的探讨
从净水机理和胶体结构可知,胶核Al(OH)3是净水全过程中的基础物质,它含量的多少直接影响到产品效能的好坏。Al2O3含量越高,其絮凝能力并不一定越强、性能越好。这是因为在聚合铝中,既有高效能的起絮凝作用的活性物质—铝的多聚体的存在,又有低效能的铝的低聚体和单体的存在。在几种Al2O3含量相同的产品中,哪一种产品含这种活性物质多,哪一种产品的效能就高。碱化度是影响铝在产品中存在形态的技术指标。碱化度又称盐基度,一种产品的碱化度越高,其絮凝能力越强,但碱化度过高,因产品接近于Al(OH)3而失去稳定性,产品絮凝能力迅速下降,所以碱化度一般要求在60%-85%之间。因为碱化度决定着产品中的铝能否具有高效能,所以几种产品中的铝含量相同、甚至有一定差别时,碱化度决定着产品絮凝性能的好坏。
部分厂家和用户在鉴定产品质量和等级时,往往只注重产品Al2O3含量的高低,并将它作为鉴定产品质量等级的一个指标。而部分厂家为了迎合用户的这一错误要求,生产出高Al2O3含量、高碱化度的产品(碱化度愈高,产品干燥操作愈易于进行,成本愈低),一方面使用户的利益受到损失,另一方面造成了国家铝资源的大量浪费,同时也使高质量的产品因成本过高失去了市场竞争力。