论聚合氯化铝混凝剂研究与发展

于菲飞

（沈阳振兴环保有限公司 辽宁沈阳 110000）

论聚合氯化铝混凝剂研究与发展

于菲飞

（沈阳振兴环保有限公司 辽宁沈阳 110000）

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，本文重点就聚合氯化铝混凝剂研究与发展进行分析。

聚合氯化铝；混凝剂；聚合作用

随着社会的发展，人类开始越来越多地关注自身赖以生存的水环境。水资源的短缺是当今世界普遍面临的问题，在有些国家和地区已经成为制约社会发展的重要因素。同时，由于污染物的排放所导致的水质恶化使生态环境遭受了严重的破坏甚至开始威胁到人类的健康。水量和水质是具有辩证关系的两个方面，水量固然是满足需求的基础方面，但水质的恶化实际上减少了可用的水量。在水量短缺的条件下，实现水质的转化以达到有限水资源的重复利用就显得尤为重要。聚合氯化铝饮用水专用净水剂，含量在32～35%之间。是由氢氧化铝粉与高纯盐酸经喷雾干燥加工而成的一种白色或乳白色奶粉状精细粉末，裸露在空气中极易融化。白色聚合氯化铝已取代硫酸铝做为造纸行业的中性施胶沉淀剂。

1 聚合氯化铝属性

该产品为无机高分子化合物，是介于AlCI3和Al（OH）3之间的产物，通过羟基架桥聚合，分子中带有数量不等羟基，其化学通式为[AI2（OH）NCI6-N]M。颜色成黄色或淡黄色、深褐色、深灰色树脂状固体。固体产品中氧化铝含量为29%以上，碱化度65～85%。该产品有较强的架桥吸附性能，水解过程中，伴随发生电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化学过程，聚合氯化铝易吸潮。该产品广泛用于生活用水和高纯水净化，工业污水、含油废水分离净化，低温低浊水净化处理，造纸、制革废水处理，热电厂冲灰废水回收利用、印染、毛纺、废水去COD、BOD以及脱色净化。

2 聚合氯化铝优点

在一般原水条件下，混凝效果优于其它常用的无机混凝剂，如硫酸铝、硫酸、亚铁、三氯化铁等。与硫酸铝比较，在低浊度时（小于500mg/L），效果为1.25～2.00倍（按氧化铝投加量计。如按固体投加量计为3.75～6.00倍。）；高浊度时（大于500mg/L）为2～5倍（按氧化铝投加量计。如按固体投加量计为6～15倍）：与三氯化铁比较（按固体投加量计；三氯化铁以无水FeCl3计，下同），在原水浊度小于100mg/L时，效果略差，为0.7～0.9倍；原水浊度在100mg/L以上时，效果为2～5倍。使用聚合氯化铝处理后，水的浊度、色度均低于使用其它各种无机混凝剂处理后的值。混凝体形成快，沉淀速度快。反应时间、沉淀时间可相应缩短，在相同条件下可提高处理能力。沉淀所得污泥的脱水性能高于硫酸铝，低于三氯化铁。在等量投加条件下，聚合氯化铝混凝时消耗水中碱度小于各种无机混凝剂，处理后水的pH值降低也少。因而处理高浊度水时，可不加或少加碱性助剂及助凝剂。适宜的投加范围宽，适应原水的pH范围比较宽，因而有利于操作管理和提高净水安全性。

3 聚合氯化铝混凝剂发展趋势

以铝灰和废盐酸为原料制取聚合氯化铝，采用酸溶一步法工艺，具有流程短、生产设备简单、成本低等特点。通过研究确定的最佳工艺条件为：若使用 15%的盐酸溶液，投料比（铝灰：水：废盐酸）为 3.4：5：115，搅拌速度为200r/min，反应温度控制在85℃左右盐酸滴加时间1h，反应时间控制在2h左右，在反应过程中，特别是反应前期由于反应剧烈，又是发热反应，水分挥发损失较大，要加大冷凝管冷却水的进出量，产品熟化时间36h，产品熟化温度为60℃，间歇性生产。目前国内工业废水、城市生活污水等处理时，混凝剂需求量达450万t/a以上这给聚合氯化铝的生产、销售提供了广阔的市场空间。聚合氯化铝在水处理中是一种高效的混凝剂，其生产中利用工业废弃物作为原料，既节省材料费，又能使废物循环利用，既有环保效益，又有经济效益，促进了循环经济发展。开发高效、连续化生产工艺，必将成为今后聚合氯化铝工业生产研究的热点；聚合氯化铝与其他类无机或有机高分子混凝剂复合或复配使用的应用研究是今后的方向。大量应用实践表明，使用聚合氯化铝可以明显提高水厂净化效能、降低处理成本、改善出水水质。在废水处理中，聚合氯化铝混凝剂已经逐渐取代了传统凝聚剂而成为主流的混凝剂。聚合氯化铝不仅具有强烈的凝聚除浊效果，而且也具有明显脱色及去除腐殖质的效果，使用pH范围比传统铝盐要宽得多。使用聚合氯化铝，无论是低温还是常温水，都能获得较好的混凝除浊效能。此外聚合氯化铝能够明显提高固液分离效率，改善沉降过滤及污泥脱水性能，从而缩短沉淀池的停留时间。处理后水中的残留铝含量十分低，出水pH改变很小，不会影响到原水酸碱性，药剂成本低于现有各种无机混凝剂，对投药系统及操作人员皮肤、衣物腐蚀性小，改善了劳动条件。现有的混凝剂种类有限，而且用途、效果也比较单一，为了满足人们更高更新的要求，应在首先了解构成分子的化学结构和物性之间相互关系的基础上，根据要求合成出具有特定结构及所需物性的聚合物。因此，利用分子设计的原理来得到更丰富、复合化、多功能化的改性高分子混凝剂是有意义的。

4 结束语

随着水处理工业及造纸工业的快速发展、城市化进程的日益推进、及国家对环保要求的提高、铝盐产品新领域的不断开发以及聚合氯化铝取代硫酸铝量日益增多，聚合氯化铝市场发展空间很大，而且需求量会日益增多，未来十年聚合氯化铝依然是水处理净水剂的主导产品。而且伴随国家新的《生活饮用水卫生标准》的实施，以氢氧化铝为主要原料的混凝剂成为生活饮用水净化的主导产品，目前以含铝矿物为原料生产的PAC将逐步退出生活饮用水市场，成为工业供水和污（废）水处理的主导产品。此外，近年来我国铝工业的快速发展带来的氧化铝产能相对过剩使得氢氧化铝作为原料非常充足，也有力保障了聚合氯化铝行业的发展。

[1]陈思忠，徐慧斌，等.用铝灰生产聚合氯化铝的工艺研究[J].再生利用，2015.

[2]韦立东.用铝灰制聚合氯化铝的酸溶试验[J].维纶通讯，2016.

TQ317

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1004-7344（2016）32-0330-01

2016-10-25