聚合氯化铝(Polyaluminium Chloride,简称 PAC)是一种无机高分子混凝剂。它是介于氯化铝和氢氧化铝之间的一种水溶性无机高分子聚合物,化学通式为,其中为聚合度,为某种聚合形态下的氢氧根离子数目,且的值小于。其主要成分是铝离子、氯离子和氢氧根离子,通过羟基架桥聚合而成。
理化性质外观:聚合氯化铝的外观因产品形态和盐基度等因素而有所不同。固体产品一般呈黄色、浅黄色或褐色的粉末或颗粒状;液体产品则呈无色至黄褐色的透明或半透明液体。
溶解性:它具有较好的溶解性,易溶于水,在水解过程中会发生一系列的物理和化学变化,生成具有絮凝作用的氢氧化铝胶体。
酸碱性与盐基度:聚合氯化铝的水溶液呈酸性,其性能与盐基度密切相关。盐基度是衡量聚合氯化铝中羟基含量的一个指标,一般盐基度在 40% - 90% 之间。盐基度越高,聚合氯化铝的聚合度越高,絮凝效果在一定范围内会更好,但过高的盐基度也导致产品稳定性下降等问题。
生产工艺酸溶法:这是一种常见的生产方法。以铝矾土、盐酸等为主要原料,将铝矾土粉碎后与盐酸在反应釜中进行反应,在一定的温度和压力条件下,使铝矾土中的铝元素充分溶解,生成氯化铝溶液。然后通过加热、搅拌等方式促使氯化铝发生水解和聚合反应,经过熟化、过滤、浓缩等一系列工艺步骤,得到聚合氯化铝产品。
碱溶法:以铝灰、铝屑等含铝原料和氢氧化钠为主要原料。先将铝灰等与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠溶液,然后通过加入适量的盐酸进行中和反应,在这个过程中,铝离子会发生聚合反应,生成聚合氯化铝。这种方法可以有效利用铝加工过程中的废料,但生产过程中需要注意控制反应条件,以确保产品质量。
作用原理电荷中和作用:在水中,聚合氯化铝水解后会产生多种带正电荷的铝离子水解产物,如(十三聚铝离子)等。当水中的悬浮颗粒带负电荷时,这些带正电荷的水解产物会与悬浮颗粒发生电荷中和作用,使颗粒之间的静电斥力减小,从而有利于颗粒的聚集。
吸附架桥作用:聚合氯化铝水解产生的高分子聚合物具有长链结构,这些长链可以吸附在多个悬浮颗粒表面,就像架桥一样将颗粒连接在一起,形成较大的絮体。随着絮体的增大,其沉降速度加快,从而达到净化水质的目的。
应用领域水处理领域:饮用水处理:在饮用水净化过程中,聚合氯化铝可以有效地去除水中的悬浮杂质、胶体颗粒、细菌、病毒等有害物质。它能够降低水的浊度、色度,并且对水中的重金属离子(如铅、汞、镉等)也有一定的吸附去除作用,确保饮用水的安全和卫生。
工业废水处理:对于各种工业废水,如印染废水、造纸废水、电镀废水、化工废水等,聚合氯化铝可以根据废水的不同性质,通过调节投加量和反应条件等方式,有效地去除废水中的悬浮物、有机物、重金属等污染物。例如,在印染废水处理中,它可以使废水中的染料分子和纤维杂质絮凝沉淀,降低废水的化学需氧量(COD)和色度。
造纸工业:在造纸过程中,聚合氯化铝可以用作纸张施胶沉淀剂。它能够与纸张中的松香胶等施胶剂发生反应,形成沉淀,从而使纸张具有良好的抗水性和强度。同时,它还可以作为造纸废水的处理药剂,减少造纸废水对环境的污染。
印染行业:用于印染废水的预处理和深度处理。它可以去除废水中的染料和助剂等杂质,使废水的水质得到改善,便于后续的生物处理或回用。此外,聚合氯化铝还可以在印染织物的前处理过程中,用于退浆、煮练等工序,提高织物的质量和染色效果。
其他领域:在医药、化妆品、石油化工等行业也有一定的应用。例如,在医药行业中,聚合氯化铝可以用于药品的提纯和精制过程中的絮凝分离;在化妆品行业,可用于某些乳液产品的稳定性处理等。