一、基本性质
- 化学式与结构:聚合氯化铝的化学通式为[Al2(OH)nCl6-n]m,其中m代表聚合程度,n表示PAC产品的中性程度。其聚合度和分子量目前尚不能进行准确测定,通常以盐基度B(B为聚合铝中的羟基与3倍铝离子的摩尔比)作为衡量指标。
- 外观与形态:聚合氯化铝常见的固体为黄色、淡黄色、白色或深褐色、深灰色的粉末或颗粒,也有液体形态。其颜色的深浅主要与其原料和制备过程有关,例如白色聚合氯化铝因为被称为高纯无铁白色聚合氯化铝或食品级白色聚合氯化铝,是品质最高的产品。
- 溶解性:聚合氯化铝易溶于水及稀酒精,不溶于无水酒精及甘油。
二、类型与用途
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类型:聚合氯化铝分为饮用水用和工业水用两种类型,分别执行不同的相关标准。
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用途:
- 水处理:聚合氯化铝是新兴净水材料,作为混凝剂被广泛应用于饮用水、工业废水和城市污水的净化处理中。它能有效去除水中色质SS、COD、BOD及砷、汞等重金属离子。
- 工业应用:聚合氯化铝还用于造纸施胶剂、制糖脱色澄清剂、鞣革、医药、化妆品和精密铸造等多个领域。
- 其他应用:在石油开采中,聚合氯化铝用作驱油剂、堵水调整剂、钻井液调整剂和压裂液添加剂。此外,它还用于提高土壤含水率、抑制土壤结皮形成,以及水产养殖业中去除水中有机物等。
三、合成方法
聚合氯化铝的合成方法有很多种,按照原材料的不同可分为:
- 金属铝法:采用金属铝法合成聚合氯化铝的原料主要为铝加工的下脚料,如铝屑、铝灰和铝渣等。由铝灰按一定配比在搅拌下缓慢加入盐酸进行反应,经熟化聚合、沉降制得液体聚合氯化铝,再经稀释过滤、浓缩、干燥制得。在工艺上可分为酸法、碱法、中和法3种。
- 氢氧化铝法:氢氧化铝粉纯度比较高,合成的聚合氯化铝重金属等有毒物质含量低,一般采用加热加压酸溶的生产工艺。这种工艺比较简单,但生产的聚合氯化铝的盐基度较低,因此一般采用氢氧化铝加温加压酸溶再加上铝酸钙矿粉中和两道工序。
- 三氧化铝法:含三氧化二铝的原料主要有三水铝石、铝矾土、高岭土、煤矸石等。该生产工艺可分为两步:第一步是得到结晶氯化铝,第二步是通过热解法或中和法得到聚合氯化铝。
- 氯化铝法:在聚合氯化铝生产中应用极为普遍。以氯化铝粉为原料,先将结晶氯化铝在170℃进行沸腾热解,接着加水熟化聚合,随后进行固化和干燥处理。该方法因原料易得、工艺成熟且成本较低而广受欢迎。
- 碱溶法:先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液,再用盐酸调pH值,制得聚合氯化铝溶液。这种方法制得的产品颜色外观较好,不溶物较少,但氯化钠含量高,原材料消耗高,溶液氧化铝含量低,工业化生产成本较大。
四、净水原理
聚合氯化铝的净水过程一般分为凝聚、絮凝和沉降三个阶段。其净水原理主要包括吸附电中和、吸附架桥、压缩双电层和沉淀物网捕等作用。通过这些作用,聚合氯化铝能使水中细微悬浮粒子和胶体离子脱稳、聚集、絮凝、混凝、沉淀,从而达到净化的效果。
五、使用注意事项
- 配置浓度:聚合氯化铝使用时的配置浓度一般为1%5%,即一立方清水加入1050kg的药剂进行溶解。配置的浓度不易过高,这样可以更好地控制加药量并节约药剂。
- 溶解要求:聚合氯化铝溶液最好现用现配,使用多少配置多少。在溶解时必须用清水溶解,不能用污水或含油废水进行溶解。
- 投加量:聚合氯化铝的投加量需根据原水的浊度而定。一般情况下,原水浊度在100500mg/L时,每千吨污水投加量为1020kg。实际投加量应根据前期小测试的结果及现场实际的水量、水质变化进行调整。
- 安全性:聚合氯化铝具有腐蚀性,如不慎溅到皮肤上要立即用水冲洗干净。生产人员应穿工作服、戴口罩、手套和长筒胶靴进行防护。