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聚合氯化鋁

  1.產品信息

一種新興凈水材料,無機高分子混凝劑,簡稱聚鋁,英文縮寫為PAC(poly aluminum chloride),它是介于AlCI3和Al(OH)3,之間的一種水溶性無機高分子聚合物,化學通式為[Al2(OH)nCl6-nLm],其中m代表聚合程度,n表示PAC產品的中性程度。m品的中,n=1-5為具有Keggin結構的高電荷聚合環鏈體,對水中膠體和顆粒物具有高度電中和及橋聯作用,并可強力去除微有毒物及重金屬離子,性狀穩定。檢驗方法可按國際GB 15892--2003標準檢驗。由于氫氧根離子的架橋作用和多價陰離子的聚合作用,生產出來的聚合氯化鋁是相對分子質量較大、電荷較高的無機高分子水處理藥劑。


顏色類型
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。國家標準范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、吸附和沉淀等物理化學變化,絮凝體形成快而粗大、活性高、沉淀快、對高濁度水的凈化效果明顯。
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,采用的生產工藝是國內最先進的技術噴霧干燥法。白色聚合氯化鋁用于造紙施膠劑,制糖脫色澄清劑、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,主要用于污水處理和飲用水處理方面,用于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,采取的工藝是板框壓濾工藝或噴霧干燥工藝。對于飲用水的處理,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采用滾筒干燥生產或噴霧塔干燥生產而成,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。生產工藝是采用滾筒干燥法,一般主要用于污水處理方面,因為里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。
注意事項
① 在操作上,聚合氯化鋁的凈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。然后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),至后期可觀察到大量礬花聚集緩緩下沉,形成表面清晰層。當絮凝劑處于沉降階段時,它是在沉降池中進行的絮凝物沉降過程,要求水流緩慢,為提高效率一般采用斜管或板式沉降器,大量的粗大礬花被斜管(板)壁阻擋而沉積于池底,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,至后期余濁基本不變。
② 聚合氯化鋁須保存在干燥、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采用耐腐蝕材料。
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,固體產品受潮后仍然可使用。
凈水原理
壓縮雙電層

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,隨著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,由于擴散層厚度減小,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,但由于擴散減薄,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說明電解質對膠粒脫穩的作用,但它沒有考慮脫穩過程中其它性質的作用(如吸附),因此不能解釋復雜的其它一些脫穩現象,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電位大于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脫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
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,由于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。
舉例來說,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脫穩的能力比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,說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
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于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,而高聚物分子的其余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著第二個膠粒,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,而膠粒又處于穩定狀態。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脫開,重又卷回原所在膠粒表面,造成再穩定狀態。
聚合物在膠粒表面的吸附來源于各種物理化學作用,如范德華引力、靜電引力、氫鍵、配位鍵等,取決于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。
沉淀物網捕機理
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淀金屬氫氧化物(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淀物在形成時所網捕。當沉淀物是帶正電荷(Al(OH)3及Fe(OH)3在中性和酸性pH范圍內)時,沉淀速度可因溶液中存在陰離子而加快,例如硫酸銀離子。此外水中膠粒本身可作為這些金屬氧氧化物沉淀物形成的核心,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。

作用
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,由于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。
性能
a、凈化后的水質優于硫酸鋁絮凝劑,凈水成本與之相比低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、消耗水中堿度低于各種無機絮凝劑,因而可不投或少投堿劑。
d、適應的源水PH5.0-9.0范圍均可凝聚。
e、腐蝕性小,操作條件好。
f、溶解性優于硫酸鋁。
g、處理水中鹽分增加少,有利于離子交換處理和高純制水。
h、對源水溫度的適應性優于硫酸鋁等無機絮凝劑。
用途
⒈城市給排水凈化:河流水、水庫水、地下水。
⒉工業給水凈化。
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、淀粉制造業中淀粉的回收。
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糖液精制。
⒏鑄造成型。
⒐布匹防皺。
⒑催化劑載體。
⒒醫藥精制
⒓水泥速凝。
⒔化妝品原料。
使用方法
將固體產品按1:3加水溶解為液體后,再加10-30倍清水稀釋成所需濃度后使用。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一起溶解成復合絮凝劑后使用或者先將PAC加入被處理水體形成凝聚體,后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,并且攪拌至完全溶解
  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。然后投加稀釋之后的聚丙烯酰胺產品,(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,采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,然后投用。
應用領域
⒈凈水處理: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,調配成復合PAC,處理污水能得到驚喜的效果。



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