聚氯化铝（PAC）

聚氯化铝（PAC）详解

一、基本定义与化学性质1≤n≤5，m≤10），介于AlCl₃和Al(OH)₃之间，通过羟基桥联作用形成多核络合物。其核心优势在于高电荷密度和聚合链式结构，能有效发挥电中和与吸附架桥作用。

1. 物理特性

• 外观：固体呈黄色、淡黄色、深褐色或白色（高纯无铁级），液体为无色至黄褐色透明溶液。

• 溶解性：易溶于水，水解后生成Al(OH)₃胶体，伴随凝聚、吸附和沉淀过程。

• 稳定性：喷雾干燥型PAC稳定性最佳，适应水域宽，沉淀速度快。

二、作用机理与核心优势

1. 絮凝机理

• 电中和：PAC水解产生的Al³⁺与水中胶体颗粒（如黏土、有机物）的负电荷中和，降低颗粒稳定性。

• 吸附架桥：羟基络合物通过氢键和范德华力吸附颗粒，形成“矾花"并沉降。

• 网捕作用：高聚合度产物可包裹微小颗粒，协同沉淀。

2. 优势特点

• 高效性：絮凝速度比传统硫酸铝快2-3倍，适用pH范围广（5.0-9.0）。

• 低腐蚀性：对管道和设备侵蚀小，无需额外防腐处理。

• 低成本：用量比传统絮凝剂减少30%，综合成本降低40%以上。

• 多功能性：可去除SS、COD、重金属（如砷、汞）、放射性物质及浮油。

三、应用领域

1. 水处理

• 饮用水净化：符合国标GB15892-2009，用于去除浊度、色度、微生物及重金属，白色PAC食品级用水。

• 工业废水：适用于印染、造纸、电镀、油田等行业，处理高浓度有机废水、含油废水及重金属污水。

• 城市污水：强化一级处理，快速固液分离，降低后续生化系统负荷。

2. 特殊场景

• 除磷：Al³⁺与磷酸根生成AlPO₄沉淀，同步通过水解产物网捕磷元素。

• 低温/低浊水：喷雾干燥型PAC在低温（如北方冬季）和低浊度水中仍保持高效。

四、生产工艺与分类

1. 原料与工艺

• 金属铝法：以铝灰、铝屑为原料，经酸法、碱法或中和法制备，成本较低但杂质较多。

• 法：高纯度原料生产，盐基度可控，适合饮用水级PAC。

• 三氧化二铝法：利用高岭土、煤矸石等，分步焙烧和酸浸，资源利用率高。

• 喷雾干燥工艺：制得高溶解性、低不溶物的白色或浅黄色PAC，用于领域。

2. 产品分类

• 白色：高纯无铁，用于食品、医药、化妆品。

• 金黄色/淡黄色：主流污水处理型号，铝氧含量27%-30%。

• 褐色/棕色：含铁量高，适用于低温低浊水。

• 按形态：液体（浓度10%-20%）、固体（粉末/颗粒）。

• 按颜色：

五、技术指标与使用规范

1. 关键指标

• 氧化铝（Al₂O₃）含量：液体≥10%，固体≥27%（优等品）。

• 盐基度：40%-90%，越高则絮凝效果越好，但过高可能增加粘度。

• 重金属：砷≤0.0001%，铅≤0.001%，镉≤0.0002%。

  使用方法

• 稀释配比：固体按1:3加水溶解，再稀释10-30倍；液体直接稀释至目标浓度。

• 投加量：原水浊度100-500mg/L时，每千吨水投加10-20kg。

• 调整策略：若矾花少且余浊高，需增加投量；若矾花大且上翻，则减少投量。

2. 注意事项

• pH控制：优良效果pH=6.5-7.5，超出范围需预处理调节。

• 搅拌强度：溶解时搅拌速度20-200rpm，避免过度剪切破坏絮体。

• 存储：阴凉干燥处密封保存，液态PAC保质期较短（约6个月）。

六、对比与局限性

1. vs 传统絮凝剂

• 硫酸铝：PAC絮凝速度更快，污泥量减少30%，适用pH更广。

• 聚丙烯酰胺（PAM）：PAC沉降速度较慢，但复配使用（先PAC后PAM）可提升效率。

2. 局限性

• 次生污染：过量投加可能导致铝残留，需控制剂量。

• 低温低效：低温下（<5℃）需升温或复配其他药剂。

总的来说，聚氯化铝（PAC）凭借其高效絮凝、广谱适应性和经济性，成为水处理领域的一线选择。未来研发方向包括提高盐基度、降低铝残留及开发绿色复合絮凝剂（如PAC-PAM复配）。应用时需根据水质特点选型，优化投加方案以平衡效果与成本。