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      常見問題
      我們應該了解聚合氯化鋁哪些常識?聚合氯化鋁基礎知識
      來源:皓泉水處理 發布日期:2023-06-15 作者:Admin 瀏覽:

      我們應該了解聚合氯化鋁哪些常識?聚合氯化鋁基礎知識

      一、定義


      聚合氯化鋁(PAC)是一種無機物,一種新興凈水材料、無機高分子混凝劑,簡稱聚鋁。它是介于AlCl3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-n]m,其中m代表聚合程度,n表示PAC產品的中性程度。

      二、應用領域

      城市給排水凈化、工業給水凈化、城市污水處理、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、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、污水處理等。

      三、重要質量指標

      (1)鹽基度

      聚合氯化鋁中某種形態的羥基化程度或堿化的程度稱為鹽基度或堿化度。一般用羥鋁摩爾比B=[OH]/[Al]百分率表示。鹽基度是聚合氯化鋁非常重要的指標之一,與絮凝效果有十分密切的關系。原水濃度越高,鹽度越高,則絮凝效果越好。歸納起來,在原水濁度86-10000 mg/L范圍內,聚合氯化鋁鹽基度在40%-85%,且聚合氯化鋁的許多其他特性都與鹽基度有關。

      (2)pH值

      聚合氯化鋁溶液的pH也是一項重要的指標。它表示溶液中游離狀態的OH-數量。聚合氯化鋁的pH值一般隨鹽基度升高而增大,但對于不同組成的液體,其pH值與鹽基度之間并不存在對應關系。具有相同鹽基度濃度的液體,當濃度不同時,其pH值也不同。

      (3)氧化鋁含量

      聚合氯化鋁中氧化鋁含量是產品有效成分的衡量指標,它與溶液的相對密度有一定的關系,一般說來相對密度越大,則氧化鋁含量越高。聚合氯化鋁黏度與氧化鋁含量有關,隨氧化鋁含量增大黏度增大。相同條件下,相同濃度氧化鋁條件下,聚合氯化鋁的粘度要低于硫酸鋁,更有利于輸送和使用。

      四、影響聚合氯化鋁使用的因素

      (1)水的pH值

      水的pH值對無機絮凝劑的使用效果影響很大,pH值的大小關系到選用絮凝劑的種類、投加量和混凝沉淀效果。水中的H+和OH-參與絮凝劑的水解反應,因此,pH值強烈影響絮凝劑的水解速度、水解產物的存在形態和性能。以通過生成Al(OH)3帶電膠體實現混凝作用的鋁鹽為例,當pH值﹤4時,Al3+不能大量水解成Al(OH)3,主要以Al3+離子的形式存在,混凝效果極差。pH值在6.5~7.5之間時,Al3+水解聚合成聚合度很大的Al(OH)3中性膠體,混凝效果較好。pH值﹥8后,Al3+水解成AlO2-,混凝效果又變得很差。水的堿度對pH值有緩沖作用,當堿度不夠時,應添加石灰等藥劑予以補充。當水的pH值偏高時,則需要加酸調整pH值到中性。相比之下,高分子絮凝劑受pH值的影響較小。

      (2)水溫

      水溫影響聚合氯化鋁絮凝劑的水解速度和礬花形成的速度及結構;炷乃舛嗍俏鼰岱磻,水溫較低時,水解速度慢且不完全。低溫情況下,水的粘度大,布朗運動減弱,絮凝劑膠體顆粒與水中雜質顆粒的碰撞次數減少,同時水的剪切力增大,阻礙混凝絮體的相互粘合;因此,盡管增加了絮凝劑的投加量,絮體的形成還是很緩慢,而且結構松散、顆粒細小,難以去除。

      低溫對高分子絮凝劑的影響較小。但要注意的是,使用有機高分子絮凝劑時,水溫不能過高,高溫容易使有機高分子絮凝劑老化甚至分解生成不溶性物質,從而降低混凝效果。

      (3)水中雜質成分

      水中雜質顆粒大小參差不齊對混凝有利,細小而均勻會導致混凝效果很差。雜質顆粒濃度過低往往對混凝不利,此時回流沉淀物或投加助凝劑可提高混凝效果。水中雜質顆粒含有大量有機物時,混凝效果會變差,需要增加投藥量或投加氧化劑等起助凝作用的藥劑。水中的鈣鎂離子、硫化物、磷化物一般對混凝有利,而某些陰離子、表面活性物質對混凝有不利影響。

      (4)絮凝劑種類

      絮凝劑的選擇主要取決于水中膠體和懸浮物的性質及濃度。如果水中污染物主要呈膠體狀態,則應首選無機絮凝劑使其脫穩凝聚,如果絮體細小,則需要投加高分子絮凝劑或配合使用活化硅膠等助凝劑。

      很多情況下,將無機絮凝劑與高分子絮凝劑聯合使用,可明顯提高混凝效果,擴大應用范圍。對于高分子而言,鏈狀分子上所帶電荷量越大,電荷密度越高,鏈越能充分伸展,吸附架橋的作用范圍也就越大,混凝效果會越好。

      (5)絮凝劑投加量

      使用混凝法處理任何廢水,都存在合理投藥量,通常都要通過試驗確定,投加量過大可能造成膠體的不穩定。一般普通鐵鹽、鋁鹽的投加范圍是10~100 mg/L,聚合鹽為普通鹽投加量的1/2~1/3,有機高分子絮凝劑的投加范圍是1~5 mg/L。

      (6)絮凝劑投加順序

      當使用多種絮凝劑時,需要通過試驗確定投加順序。一般來說,當無機絮凝劑與有機絮凝劑并用時,應先投加無機絮凝劑,再投加有機絮凝劑。

      而處理雜質顆粒尺寸在50μm以上時,常先投加有機絮凝劑吸附架橋,再投加無機絮凝劑壓縮雙電層使膠體脫穩。

      (7)水力條件

      在混合階段,要求絮凝劑與水迅速均勻地混合,而到了反應階段,既要創造足夠的碰撞機會和良好的吸附條件讓絮體有足夠的成長機會,又要防止已生成的小絮體被打碎,因此攪拌強度要逐步減小,反應時間要足夠長。

      五、聚合氯化鋁凈水機理

      1.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大,隨著膠粒表面向外的距離越大則反離子濃度越低,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;ハ嘟咏鼤r,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?梢娖渑懦馀c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。

      2.吸附電中和

      吸附電中和作用指粒表面對異號離子,異號膠;蜴湢铍x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(C12H25NH3+)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。

      3.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。

      4.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)3Fe(OH)3、Mg(OH)2或金屬碳酸鹽(如CaCO3)時,水中的膠?杀贿@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。

      六、六種PAC的不同

      1、白色聚氯化鋁

      新研發的一種新型凈水材料,專業用于食品、飲用水、城市給水、精密制造用水凈化、造紙行業、醫藥、糖液精制、化妝品助劑、日;瘜W品工業等方面有非常廣泛的應用,純度非常高,價格也是最高的。

      2、淡黃色聚氯化鋁

      僅次于白色聚氯化鋁的中高系列產品,主要用于飲用水處理,其中對重金屬的含量限制比較嚴格,特別是我們所生產的飲水級聚合氯化鋁產品,用它處理過后的水澄清無沉淀,AL2O3含量在30(±0.5)左右,粉末細、顆粒均勻、絮凝效果好、凈化高效穩定、投加量少、成本低,是長期合作的各大水廠專用的水處理絮凝劑。

      3、金黃色聚氯化鋁

      是目前市場上應用廣泛的聚合氯化鋁,用于污水處理的高效絮凝劑,絮凝效果好,所以不管是工業給水、工業廢水、工業水循環和城市污水處理都是非常好的選擇。

      4、褐色、棕色、咖色聚合氯化鋁

      是針對個別客戶對水處理的特別的要求所生產的水處理產品,其中鐵含量高于其他聚合氯化鋁產品系列,所以顏色較金黃色深一些。針對于低溫、低濁、高藻的污水有強效,主要用于工業污水凈化等方面處理。

      七、操作存儲注意事項

      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。
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