聚合氯化鋁

聚合氯化鋁具有吸附、凝聚、沉澱等性能，其穩定性差，有腐蝕性，如不慎濺到皮膚上要立即用水沖洗乾淨。生產人員要穿工作服，戴口罩、手套，穿長筒膠靴。聚合氯化鋁具有噴霧乾燥穩定性好，適應水域寬，水解速度快，吸附能力強，形成礬花大，質密沉澱快，出水濁度低，脱水性能好等優點。用噴霧乾燥產品可保證安全性，減少水事故，對居民飲用水非常安全可靠。因此，聚合氯化鋁，又被簡稱為高效聚氯化鋁，高效PAC或高效級噴霧乾燥聚合氯化鋁。聚合氯化鋁適用於各種濁度的原水，pH適用範圍廣，但是和聚丙烯酰胺相比，其沉降效果遠不如聚丙烯酰胺。

聚合氯化鋁的鹽基度是聚鋁中相對重要的指標，特別是針對飲用水級別的聚鋁產品。鹽基度越低，其價格越高，各採購商可以根據廠家的實際情況來操作。另外不同原材料，不同工藝生產處理的聚合氯化鋁產品的鹽基度也是不同，這就需要廠家來進行調整。提高聚氯化鋁產品的鹽基度，可大幅提高生產和使用的經濟效益。鹽基度從65%提高到92%，生產原料成本可降低20%，使用成本可降低40%。

固體聚合氯化鋁稀釋成液體時，首先要根據原水情況，使用前先做小試求得最佳藥量。在生產上使用聚合氯化鋁時，按聚合氯化鋁固體：清水=1：9-1：15質量比混合溶解即可。氧化鋁含量低於1%的溶液易水解，會降低使用效果，濃度太高不易投加均勻。藥劑投用後，如見沉澱池礬花少，餘濁大，則投加量過少；如見沉澱池礬花大且上翻，則加藥量過大，應適當調整。

聚合氯化鋁的顏色一般有白色、黃色、棕褐色，不同顏色的聚合氯化鋁在應用及生產技術上也有較大區別。國家標準範圍內的三氧化鋁含量在27%～30%之間的聚合氯化鋁多為土黃色、到黃色、淡黃色的固體粉狀。這些類型的聚合氯化鋁水溶性比較好，在溶解的過程中伴隨電化學、凝聚、吸附和沉澱等物理化學變化，絮凝體形成快而粗大、活性高、沉澱快、對高濁度水的淨化效果明顯。

白色聚合氯化鋁因為被稱為高純無鐵白色聚合氯化鋁，或食品級白色聚合氯化鋁，與其它聚氯化鋁相比是品質最高的產品，主要的原材料是優質的氫氧化鋁粉、鹽酸，採用的生產工藝是國內最先進的技術噴霧乾燥法。白色聚合氯化鋁用於造紙施膠劑，製糖脱色澄清劑、鞣革、醫藥、化妝品和精密鑄造及水處理等多個領域。

黃色聚合氯化鋁的原材料是鋁酸鈣粉、鹽酸、鋁礬土，主要用於污水處理和飲用水處理方面，用於飲用水處理的原材料是氫氧化鋁粉、鹽酸，還有少許的鋁酸鈣粉，採取的工藝是板框壓濾工藝或噴霧乾燥工藝。對於飲用水的處理，國家在重金屬方面有嚴格的要求，所以不論是原材料還是生產工藝都比棕褐色聚合氯化鋁要好。黃色聚合氯化鋁一般採用滾筒乾燥生產或噴霧塔乾燥生產而成，有片狀、粉狀兩種固態形式。

棕褐色聚合氯化鋁的原材料是鋁酸鈣粉、鹽酸、鋁礬土還有鐵粉。生產工藝是採用滾筒乾燥法，一般主要用於污水處理方面，因為裏面添加了鐵粉所以顏色呈棕褐色，鐵粉添加的越多顏色越深，鐵粉如果超過一定的量在某些時候也被稱為聚合氯化鋁鐵，在污水處理方面具有卓越的效果。

PAC聚合氯化鋁由於噴霧乾燥穩定性好，適應水域寬，水解速度快，吸附能力強，形成礬花大，質密沉澱快，出水濁度低，脱水性能好等優點，在同樣水質的情況下，噴霧乾燥聚合氯化鋁投加量減少，尤其在水質不好的情況下，噴霧乾燥產品投量與滾筒乾燥聚氯化鋁相比，可減少一半，不僅減輕了工人的勞動強度，而更重要的是減少用户的制水成本。除此之外，用噴霧乾燥產品可保證安全性，減少水事故，對居民飲用水非常安全可靠。

聚合氯化鋁，簡稱高效聚氯化鋁，或高效PAC。採用最為先進的生產工藝，使用高效度的優質原料反應聚合而成。生產按照國標GB15892-2009要求執行。聚氯化鋁是通過噴霧乾燥工藝加工而成.因此也可叫高效級噴霧乾燥聚合氯化鋁。

聚合氯化鋁的合成方法有很多種，按照原材料的不同，可分為金屬鋁法、活性氫氧化鋁法、三氧化二鋁法、氯化鋁法、鹼溶法等。

①金屬鋁法。採用金屬鋁法合成聚合氯化鋁的原料主要為鋁加工的下腳料，如鋁屑、鋁灰和鋁渣等。由鋁灰按一定配比在攪拌下緩慢加入鹽酸進行反應，經熟化聚合、沉降製得液體聚合氯化鋁，再經稀釋過濾，濃縮，乾燥製得。在工藝上可分為酸法、鹼法、中和法3種。酸法主要是用HCl，產品質量不易控制；鹼法生產工藝難度較高，設備投資較大且用鹼量大，pH值控制費原料，成本較高；用的最多的是中和法，只要控制好配比，一般都能達到國家標準。

②氫氧化鋁法。氫氧化鋁粉純度比較高，合成的聚合氯化鋁重金屬等有毒物質含量低，一般採用加熱加壓酸溶的生產工藝。這種工藝比較簡單，但生產的聚合氯化鋁的鹽基度較低，因此一般採用氫氧化鋁加温加壓酸溶再加上鋁酸鈣礦粉中和兩道工序。

③三氧化鋁法。含三氧化二鋁的原料主要有三水鋁石、鋁釩土、高嶺土、煤矸石等。該生產工藝可分為兩步：第一步是得到結晶氯化鋁，第二步是通過熱解法或中和法得到聚合氯化鋁。

④氯化鋁法。採用氯化鋁粉為原料，加工聚合氯化鋁。這種方法應用最為普遍。可用結晶氯化鋁於170℃進行沸騰熱解，加水熟化聚合，再經固化、乾燥製得。

⑤鹼溶法。先將鋁灰與氫氧化鈉反應得到鋁酸鈉溶液，再用鹽酸調pH值，製得聚合氯化鋁溶液。這種方法制得的產品顏色外觀較好，不溶物較少，但氯化鈉含量高，原材料消耗高，溶液氧化鋁含量低，工業化生產成本較大。

①在操作上，聚合氯化鋁的淨水過程一般分為三個階段。這三個階段分別是凝聚階段、絮凝階段和沉降階段。凝聚階段在藥液注入混凝容器與原水快速混凝時會在極短時間內形成微細礬花，此時水體變得更加渾濁，它要求水流能產生激烈的湍流。然後聚合氯化鋁進入絮凝階段，絮凝階段是礬花成長變粗的過程，要求適當的湍流程度和足夠的停留時間(10～15min)，至後期可觀察到大量礬花聚集緩緩下沉，形成表面清晰層。當絮凝劑處於沉降階段時，它是在沉降池中進行的絮凝物沉降過程，要求水流緩慢，為提高效率一般採用斜管或板式沉降器，大量的粗大礬花被斜管(板)壁阻擋而沉積於池底，上層水為澄清水，剩下的粒徑小、密度小的礬花一邊緩緩下降，一邊繼續相互碰撞結大，至後期餘濁基本不變。

②聚合氯化鋁須保存在乾燥、防潮、避熱的地方（<80℃切勿損壞包裝，產品可長期儲存）。

③聚合氯化鋁產品必須溶解才能使用，溶解設備和加藥設施應採用耐腐蝕材料。

④聚合氯化鋁的液體產品有效儲存期為半年，固體產品有效儲存期為兩年，固體產品受潮後仍然可使用。

膠團雙電層的構造決定了在膠粒表面處反離子的濃度最大，隨着膠粒表面向外的距離越大則反離子濃度越低，最終與溶液中離子濃度相等。當向溶液中投加電解質，使溶液中離子濃度增高，則擴散層的厚度減小。

當兩個膠粒互相接近時，由於擴散層厚度減小，ξ電位降低，因此它們互相排斥的力就減小了，也就是溶液中離子濃度高的膠間斥力比離子濃度低的要小。膠粒間的吸力不受水相組成的影響，但由於擴散減薄，它們相撞時的距離就減小了，這樣相互間的吸力就大了。可見其排斥與吸引的合力由斥力為主變成以吸力為主（排斥勢能消失了），膠粒得以迅速凝聚。這個機理能較好地解釋港灣處的沉積現象，因淡水進入海水時，鹽類增加，離子濃度增高，淡水挾帶膠粒的穩定性降低，所以在港灣處粘土和其它膠體顆粒易沉積。

根據這個機理，當溶液中外加電解質超過發生凝聚的臨界凝聚濃度很多時，也不會有更多超額的反離子進入擴散層，不可能出現膠粒改變符號而使膠粒重新穩定的情況。這樣的機理是藉單純靜電現象來説明電解質對膠粒脱穩的作用，但它沒有考慮脱穩過程中其它性質的作用(如吸附)，因此不能解釋複雜的其它一些脱穩現象，例如三價鋁鹽與鐵鹽作混凝劑投量過多，凝聚效果反而下降，甚至重新穩定；又如與膠粒帶同電號的聚合物或高分子有機物可能有好的凝聚效果：等電狀態應有最好的凝聚效果，但往往在生產實踐中ξ電位大於零時混凝效果卻最少等。

實際上在水溶液中投加混凝劑使膠粒脱穩現象涉及到膠粒與混凝劑，膠粒與水溶液，混凝劑與水溶液三個方面的相互作用，是一個綜合的現象。

吸附電中和作用指粒表面對異號離子，異號膠粒或鏈狀離分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用，由於這種吸附作用中和了它的部分電荷，減少了靜電斥力，因而容易與其它顆粒接近而互相吸附。此時靜電引力常是這些作用的主要方面，但在不少的情況下，其它的作用了超過靜電引力。

舉例來説，用Na與十二烷基銨離子（C₁₂H₂₅NH）去除帶負電荷的碘化銀溶液造成的濁度，發現同是一價的有機胺離子脱穩的能力比Na大得多，Na過量投加不會造成膠粒再穩，而有機胺離子則不然，超過一定投置時能使膠粒發生再穩現象，説明膠粒吸附了過多的反離子，使原來帶的負電荷轉變成帶正電荷。鋁鹽、鐵鹽投加量高時也發生再穩現象以及帶來電荷變號。上面的現象用吸附電中和的機理解釋是很合適的。

吸附架橋作用機理主要是指高分子物質與膠粒的吸附與橋連。還可以理解成兩個大的同號膠粒中間由於有一個異號膠粒而連接在一起。高分子絮凝劑具有線性結構，它們具有能與膠粒表面某些部位起作用的化學基團，當高聚合物與膠粒接觸時，基團能與膠粒表面產生特殊的反應而相互吸附，而高聚物分子的其餘部分則伸展在溶液中，可以與另一個表面有空位的膠粒吸附，這樣聚合物就起了架橋連接的作用。假如膠粒少，上述聚合物伸展部分粘連不着第二個膠粒，則這個伸展部分遲早還會被原先的膠粒吸附在其他部位上，這個聚合物就不能起架橋作用了，而膠粒又處於穩定狀態。高分子絮凝劑投加量過大時，會使膠粒表面飽和產生再穩現象。已經架橋絮凝的膠粒，如受到劇烈的長時間的攪拌，架橋聚合物可能從另一膠粒表面脱開，重又捲回原所在膠粒表面，造成再穩定狀態。

聚合物在膠粒表面的吸附來源於各種物理化學作用，如範德華引力、靜電引力、氫鍵、配位鍵等，取決於聚合物同膠粒表面二者化學結構的特點。這個機理可解釋非離子型或帶同電號的離子型高分子絮凝劑能得到好的絮凝效果的現象。

聚合氯化鋁(3張)

當金屬鹽（如硫酸鋁或氯化鐵）或金屬氧化物和氫氧化物（如石灰）作凝聚劑時，當投加量大得足以迅速沉澱金屬氫氧化物［如Al(OH)₃、Fe(OH)₃、Mg(OH)₂］或金屬碳酸鹽（如CaCO₃）時，水中的膠粒可被這些沉澱物在形成時所網捕。當沉澱物是帶正電荷（Al(OH)₃及Fe(OH)₃在中性和酸性pH範圍內）時，沉澱速度可因溶液中存在陰離子而加快，例如硫酸根離子。此外水中膠粒本身可作為這些金屬氧氧化物沉澱物形成的核心，所以凝聚劑最佳投加量與被除去物質的濃度成反比，即膠粒越多，金屬凝聚劑投加量越少。

參考資料 ^[1] 

聚合氯化鋁的鹽基度是聚鋁中相對重要的指標，特別是針對飲用水級別的聚鋁產品，這項標準是聚鋁產線控制生產的重要指標之一。鹽基度越低，其價格越高，各採購商可以根據廠子的實際情況來操作。另外不同原材料，不同工藝生產處理的聚合氯化鋁產品的鹽基度也是不同，這就需要廠家來進行調整。提高聚氯化鋁產品的鹽基度，可大幅提高生產和使用的經濟效益。鹽基度從65%提高到92%，生產原料成本可降低20%，使用成本可降低40% ^[2]  。

聚（合）氯化鋁其絮凝作用表現如下：

a、水中膠體物質的強烈電中和作用。

b、水解產物對水中懸浮物的優良架橋吸附作用。

c、對溶解性物質的選擇性吸附作用。

聚合氯化鋁是一種無機高分子混凝劑，由於氫氧根離子的架橋作用和多價陰離子的聚合作用而生產的分子量較大、電荷較高的無機高分子水處理藥劑）的特點主要是由壓力式霧化器的工作原理所決定的。

a、淨化後的水質優於硫酸鋁絮凝劑，淨水成本與之相比低15－30%。

b、絮凝體形成快、沉降速度快，比硫酸鋁等傳統產品處理能力大。

c、消耗水中鹼度低於各種無機絮凝劑，因而可不投或少投鹼劑。

d、適應的源水pH5.0-9.0範圍均可凝聚。

e、腐蝕性小，操作條件好。

f、溶解性優於硫酸鋁。

g、處理水中鹽分增加少，有利於離子交換處理和高純制水。

h、對源水温度的適應性優於硫酸鋁等無機絮凝劑。

聚合氯化鋁形態分為兩種

a、液體聚合氯化鋁是未乾燥的形態，有不用稀釋，裝卸使用方便，價格相對便宜的優點，缺點是運輸需要罐車，單位運輸成本增加（每噸固體相當於2-3噸液體），比較適合於100公里內的用户。

b、固體聚合氯化鋁是液體聚合氯化鋁乾燥後的形態，有運輸方便的優點，不需要罐車，缺點是使用時還需要稀釋，增加工作強度。

a，滾筒式聚（合）氯化鋁 鋁含量一般，水不溶物高，多用於污水處理。

b，板框式聚（合）氯化鋁 鋁含量高，水不溶物低，用於市政污水處理和生活污水處理。

c，噴霧乾燥聚（合）氯化鋁 鋁含量高，水不溶物低，溶解速度快.用於飲用水及更高標準水處理。

⒈城市給排水淨化：河流水、水庫水、地下水。

⒉工業給水淨化。

⒊城市污水處理。

⒋工業廢水和廢渣中有用物質的回收、促進洗煤廢水中煤粉的沉降、澱粉製造業中澱粉的回收。

⒌各種工業廢水處理：印染廢水、皮革廢水、含氟廢水、重金屬廢水、含油廢水、造紙廢水、洗煤廢水、礦山廢水、釀造廢水、冶金廢水、肉類加工廢水、污水處理。

⒍造紙施膠。

⒎糖液精製。

⒏鑄造成型。

⒐布匹防皺。

⒑催化劑載體。

⒒醫藥精製

⒓水泥速凝。

⒔化妝品原料。

將固體產品按1：3加水溶解為液體後，再加10-30倍清水稀釋成所需濃度後使用。投加的最佳pH值為3.5-5.0，選擇最佳pH值投加，可以發揮混凝的最大效益。用量可根據原水的不同渾濁度，測定最佳投藥量，一般原水濁度在100-500mg/L時，每千噸投加量為10-20kg。原水濁度高時，投藥量適當增加，濁度低時，投藥量可以適當減少。

農村使用，可將藥劑投入水缸內，攪拌均勻，靜置，上清液即可使用，每50公斤加入本藥劑l克左右。如將本藥劑和該公司生產的高分子絮凝劑結合使用，則效果更佳。投藥可將該公司生產陰離子聚丙烯酰胺或陽離子聚丙烯酰胺同PAC一起溶解成複合絮凝劑後使用或者先將PAC加入被處理水體形成凝聚體，後加入該公司生產的陰離子聚丙烯酰胺吸附架橋成大的絮凝體。

聚合氯化鋁在不同水質中的投加量：

一、在低濁度水中，將固體的聚合氯化鋁產品按照1：3比例（重量比）加自來水稀釋，並且攪拌至完全溶解。

二、在生活、生產用污水中，參照每噸污水先投加30g左右的聚合氯化鋁產品。然後投加稀釋之後的聚丙烯酰胺產品。(如果效果不明顯，請酌情減少或增加產品投加量。)

三、在造紙廠污水處理中，採用低濁度水的投放比例配置，如效果不明顯可在酌量添加。

四、原水濁度在100-500mg/L時，投加量為5-10mg即每千噸水投量為5-10kg，用前最好根據水質特性進行小試，選出最佳值，然後投用。

聚合氯化鋁的包裝以及注意事項

⒈外用塑料編織袋，內有塑料薄膜套裝，每袋淨重25kg，還可根據用户要求改裝，另有液體聚合氯化鋁銷售。

⒉該品禁止與有毒物品混裝、運輸及儲存，產品應存放在室內乾燥、通風、陰涼處，且勿受潮。

⒊裝卸時要小心輕放，固體產品貯存期一年。

⒈淨水處理：生活用水、工業用水；

⒉城市污水處理；

⒊工業廢水、污水、污泥的處理及污水中某些渣質回收等；

⒋對某些處理難度大的工業污水，以PAC為母體，摻入其他藥劑，調配成複合PAC，處理污水能得到驚喜的效果。

⒈凝聚階段：是藥液注入混凝池與原水快速混凝在極短時間內形成微細礬花的過程，此時水體變得更加渾濁，它要求水流能產生激烈的湍流。燒杯實驗中宜快速（250-300轉/分）攪拌10-30S，一般不超過2min。

⒉絮凝階段：是礬花成長變粗的過程，要求適當的湍流程度和足夠的停留時間（10-15min），至後期可觀察到大量礬花聚集緩緩下沉，形成表面清晰層。燒杯實驗先以150轉/分攪拌約6分鐘，再以60轉/分攪拌約4分鐘至呈懸浮態。

⒊沉降階段：它是在沉降池中進行的絮凝物沉降過程，要求水流緩慢，為提高效率一般採用斜管（板式）沉降池（最好採用氣浮法分離絮凝物），大量的粗大礬花被斜管（板）壁阻擋而沉積於池底，上層水為澄清水，剩下的粒徑小、密度小的礬花一邊緩緩下降，一邊繼續相互碰撞結大，至後期餘濁基本不變。燒杯實驗宜以20-30轉/分慢攪5分鐘，再靜沉10分鐘，測餘濁。

⒋強化過濾，主要是合理選用濾層結構和助濾劑，以提高濾池的去除率，它是提高水質的重要措施。

⒌本產品應用於環保、工業廢水的處理，使用方法與制水廠大體相同，對高色度、高COD、BOD的原水處理，輔以助劑作用效果甚佳。

⒍採用化學混凝法的企業，原用的設備無需作大的改造，只需增設溶礬池即可使用本產品。

⒎本產品須保存在乾燥、防潮、避熱的地方。

⒏本產品必須溶解才能使用，溶解設備和加藥設施應採用耐腐蝕材料。

污水中含有膠體顆粒（系水中的塵埃，腐殖質，纖維素等與水形成的膠體狀的微粒），不能通過自然沉澱去除。必須投加一些藥劑（絮凝劑）使水中難以沉澱的膠體顆粒脱凝結，集聚，絮凝成較大的顆粒而沉澱。

為了確定水絮凝過程的工藝參數，如絮凝劑的種類，用量，水的pH值，温度以及各種藥劑的投加順序等，一般要做模擬實驗。既在一定的水温與控制合適的攪拌強度與時間的條件下，用不同絮凝劑和投加量，調節不同色水的pH值實驗，看絮凝效果。

美國實驗材料學會標準ASTM2035-1980（1990年修訂確認）《水的絮凝，絮凝杯罐實驗方法》是先進的方法。中國與1997年等效採用了ASTM的標準方法，發佈了國家標準方法。

該方法包括快速攪拌，慢攪拌和靜止沉降三個步驟。投加的絮凝劑經過快速攪拌而迅速分散並與水中的膠體顆粒接觸，膠粒開始聚集產生絮凝體。通過慢速攪拌，微絮體進一步相互接觸成長成較大的顆粒。停止攪拌後，形成的膠體聚集體依靠重力自然沉降到底部。

本方法適應於確定水的絮凝過程的工藝參數，包括：絮凝劑種類，用量，水的pH值，温度，以及各種藥劑的投加順序等。

通過測定水樣在燒杯實驗的濁度，色度，即可得知膠體脱水聚集的程度。

1）多位攪拌器的轉速可以在20-150r/min之間無級調節。攪拌漿片由輕質耐腐蝕材料製成，漿片尺寸為60mm*40mm*2mm，形狀為矩形。在多位攪拌器的底座或內側應有照明裝置，通過他可以觀察絮片的形成。多位攪拌器和攪拌漿片尺寸，浸入水中的位置應該是燒杯的3/4。

2）燒杯

燒杯的尺寸，外型相同，容積不小於1500mL。

1）根據多位攪拌器所設置的燒杯數目，各量取100mL的水樣裝入燒杯中，並將燒杯定位。然後把攪拌漿片放入水中。漿片的軸要偏離燒杯中心，漿片與燒杯壁之間至少要留有6.4mm的間隙。記錄實驗開始的温度。

2）把絮凝劑裝入試劑架的試管的。投藥時，用水將各試管中的藥劑稀釋到10mL。若其中一種藥劑的投加量大於10mL時。其他試管也應該補水，直至體積與用量相同。添加懸浮液藥劑時，應在投加前搖勻藥劑。

3）開動多位攪拌器，在120r/min轉速下快速攪拌，按照預定的藥劑投加量同時投加向各個燒杯中投加藥劑，攪拌1min。

4）降低轉速至20-40r/min轉速以能保持燒杯內顆粒均勻懸浮起來為準。慢速攪拌約20min。記錄初始絮片產生的時間。

5）完成慢速攪拌後，把攪拌漿片從水中提出來，觀察絮體的沉降，記錄大部分絮體沉降所用的時間。但在特殊情況下，沉降受到對流的影響，此時記錄的沉澱的時間應是當上與向下運動的未沉澱絮體數量大致相同的時間。

6）沉澱時15min後，記錄燒杯底部絮片的厚度。用移液管在燒杯中清夜的1/2處吸取水樣，測定水樣的灼度，色度及水樣的pH值 ^[2]  。