聚氯化铝盐基度与混凝效果的关系.doc

1聚氯化铝盐基度与混凝效果的关系摘要：采用混凝沉淀的试验方法研究了聚氯化铝盐基度与混凝效果的关系，结果表明，在盐基度为 0～92%范围内，混凝效果随盐基度的增加而提高，但盐基度在80%以上时变幅趋缓与国内、外标准和产品比较，盐基度上限有较大拓宽 关键词：聚氯化铝 混凝剂 盐基度 聚氯化铝(PAC)与传统无机混凝剂的根本区别在于传统无机混凝剂为低分子结晶盐，而聚氯化铝的结构由形态多变的多元羟基络合物及聚合物组成，为无定形的无机高分子，因而聚氯化铝表现出许多不同于传统混凝剂的特异混凝功能引起聚氯化铝形态多变的基本成分是 OH 离子，衡量聚氯化铝中 OH 离子的指标叫盐基度(Basicity，缩写为 B)，通常将盐基度定义为聚氯化铝分子中 OH 与 Al 的当量百分比［1、2］：B=［OH］/［Al］×100(%)聚氯化铝可理解为介于正盐 AlCl3 和碱 Al(OH)3 之间的水解产物一般，聚氯化铝盐基度在 16.7%～83.3%范围，日本标准的盐基度为 45%～65%除 OH、Al 当量比盐基度外，尚有 OH、Al 摩尔比盐基度，但应用不普遍汤鸿霄首次在国内外提出了以形成函数 F 代替盐基度 B 作为基本特征参数［3］，定名为水解度 B*，并认为水解度 B*这一概念可以精确表达聚氯化铝结构组成，并能反映整个水解动态过程。

根据作者的工作实践，OH、Al 当量比盐基度的概念在生产投料和生产应用中均有较好的指导作用，分析和计算较简捷，具有较好的实用价值中国聚氯化铝生2产所采用的原料和工艺不同于世界上其他国家，因而作为主要质量指标的盐基度与国外有着较大的差异1973 年国家建委为聚氯化铝(碱式氯化铝)暂定质量指标［4］，将盐基度确定为50%～80%，首次拓宽了日本标准值(45%～65%)的范围；1981 年由作者起草的四川省标准(川 Q 246—81)将盐基度确定为 45%～85%［4］；国标 GB 15892—1995 在此基础上将盐基度确定为 50%～85%国内、外聚氯化铝产品标准盐基度指标见表 1表 1 国内外聚氯化铝产品标准盐基度指标国家标准氧化铝(%)盐基度(%)中国GB15892—19959～1250～85日本3JIS K1475—199610～1145～65美国AWWAB408—935～2510～83法国罗纳·布朗克公司8.3±145～60德国DIN1963428.3≥35中国作者推荐10～1545～95注：表中所列除德国为固体产品标准外，其余皆为液体产品标准420 世纪 80 年代后期，中国独创的铝酸钙原料和相应的调整法生产工艺，使聚氯化铝工艺有较大简化，生产投资和成本有较大降低，产品盐基度达到 90%以上，高于文献介绍的国外同期水平(最高 83%)，将聚氯化铝生产实践和基础理论提高到一个新的高度。

因此，如何提高聚氯化铝的盐基度，是目前国内外科技工作者的一个科研方向1 试验部分1.1 试验用聚氯化铝液体聚氯化铝，按盐基度计算，在工业搪瓷反应釜内用酸溶铝酸钙调整工艺制得系列产品；固体聚氯化铝取自江苏宜兴、太仓和河南三门峡等生产厂和国外产品1.2 试验仪器混凝试验，采用深圳中润公司 ZR4—6 智能全自动混凝试验搅拌机；浊度测定，采用美国 HACH 公司 2100P 型浊度仪；pH 测定，采用美国 ORILON 公司 520 型pH 计1.3 试验条件混合 G 值为 500～1 000s-1，时间为 40 s；絮凝 G 值为 10～100s-1，时间为 10 min，GT 值为(2～3)×104，沉淀时间为 10 min2 结果与讨论2.1 不同盐基度液体聚氯化铝混凝效果①相同投加量不同盐基度液体聚氯化铝的混凝效果见表 25表 2 不同盐基度液体聚氯化铝的混凝效果原水加药量以 Al2O3 计(mg/L)盐基度(%)水系浊度(NTU)pH碱度(mg/L)水温(℃)04550606575808568892净化水剩余浊度(NTU)深圳水库8.47.431.6241.43.903.753.132.432.25深圳沙河798.57.8150.7234.021.716.41410.86.92.62.11.9深圳沙河98.57.8150.7233.0837.430.6292517.611.06.85.85.9深圳水库2.67.532.0231.62.01.71.691.61.10.9岳阳洞庭湖617.383.9142.04.33.32.72.32.410武汉汉水84.77.8120111.210.18.337.905.024.124.1武汉长江4178.012011111.49.447.135.883.952.802.1武汉长江4178.0120111.85.35124.753.711.911.651.6上海长江337.8100112.013.57.06.86.55.63.43.3133.4上海黄浦江66.57.795.0112.06.02.8苏州大运河25.17.41482.54.12.8曼谷湄南河13.16.8282.5154.223.883.22.162.2深圳铁岗10.56.837.4152.55.693.43163.02新乡黄河6.67.8195.2103.05.025.04.722.691.190.9表 2 表明，对所有试验原水，在相同加药量(以 Al2O3 计)下，净化水剩余浊度随盐基度增大而降低。

图 1 为盐基度与净化水剩余浊度关系曲线17从图 1 中可见，净化水剩余浊度随盐基度增大而降低，在盐基度为 0～80%区间，降幅较大；在 80%～92%区间，降幅趋缓，盐基度为 88%与 92%时的剩余浊度基本接近②不同投加量不同盐基度液体聚氯化铝、不同投加量的混凝效果比较见表 3由表 3 可见，不同盐基度的液体聚氯化铝，在不同投加量下的剩余浊度变化规律与相同投加量下基本一致表 3 不同盐基度 PAC、不同投加量的混凝效果盐基度(%)加药量以 Al2O3 计(mg/L)5 NTU 剩余浊度时1.522.533.5加药量(mg/L)18加量比(%)净化水剩余浊度(NTU)4521.911.56.84.03.32106.06519.711.35.73.03.13100.085194.52.31.51.41.8960.48817.34.42.11.41.01.8759.79213.54.22.01.31.822058.1注：原水为深圳沙河水，浊度为 37.4 NTU，水温为 15 ℃，碱度为 148 mg/L，pH 值为 7.8用不同盐基度聚氯化铝，将原水剩余浊度均处理到 5 NTU 时的加药量，称为等效加药量。

表 3 表明，以盐基度 65%的等效加药量为 100%作参比，B=45%的加量比为 106%，B=92%的加量比为 58.1%,即 B=92%加药量比 B=45%降低 47.9%2.2 不同盐基度固体聚氯化铝混凝效果不同盐基度固体聚氯化铝混凝效果比较试验表明，不同盐基度固体聚氯化铝在 B 为 64%～90.6%区间、加药量为 3.5 mg/L 时，净化水剩余浊度随盐基度升高而降低；但加药量＜3 mg/L 时则略有上升趋势盐基度为 94.1%与 90.6%相比较，前者的剩余浊度全面上升，但仍与盐基度为 77.6%的相近2.3 国内外不同产品的成分与混凝效果试验用的国内外不同生产工艺、不同盐基度的固、液体聚氯化铝产品成分见表 4表 4 试验用国内外聚氯化铝产品成分药剂来源氧化铝(%)盐基度(%)21硫酸根外观日本11.7654.3有无色透明液加拿大28.5545.1有淡黄粉末瑞典28.1073.0无淡黄粉末中国新乡11.372283.1有淡褐透明液中国太仓34.190.6无黄色片状混凝效果比较见表 5表 5 国内外聚氯化铝产品的混凝效果药剂盐基度(%)加药量以 Al2O3 计(mg/L)1.01.52.0232.53.03.54.0净化水剩余浊度(NTU)中国新乡(液体)83.12.642.552.462.201.94日本(液体)54.36.225.194.584.20244.17加拿大(固)45.15.724.573.423.253.08注：原水为曼谷湄南河，浊度为 13.1 NTU，水温为 28 ℃，pH 为 6.8。

无论是固体还是液体聚氯化铝，在同等加药量情况下，中国产品的混凝效果优于国外产品一般而言，按同一生产工艺，聚氯化铝产品盐基度越高，原材料单耗和成本越低；在水处理中的同等投加量情况下，消耗水中碱度也越少采用适当的工艺技术，液体聚氯化铝的稳定期可以达到 1 年以上，不低于传统工艺产品液体产品在不同干燥过程中，盐基度提高 2%～4%左右当盐基度提高到 85%以上时，要求有精确的投料计算和工艺控制，固液分离难度也加大，因而要采用先进的技术3 结论25①盐基度是聚氯化铝产品的最重要质量指标之一，也是最重要的生产控制参数②OH、Al 当量比盐基度与混凝效果和生产控制条件有较好的相关性，因此，盐基度概念仍然具有实用价值③液体聚氯化铝的盐基度指标，考虑到生产控制可行性、生产成本和混凝效果，建议标准取值为 45%～90%④固体聚氯化铝的盐基度指标，在液体的盐基度取值基础上，考虑干燥时盐基度的升高，建议标准取值为 45%～95%⑤提高聚氯化铝产品的盐基度，可大幅提高生产和使用的经济效益盐基度从 65%提高到 92%，生产原料成本可降低 20%，使用成本可降低 40%参考文献：［1］伴繁雄，等.PAC の开发［J］.水道协会杂志，1993，62(7):2-15.［2］JWWA—K—114—1969，水道用ポリ盐化ルミニゲム规格［S］.［3］汤鸿霄.无机高分子絮凝剂的基础研究［J］.环境化学，1990,9(3):1-12.［4］李润生.水处理新药剂碱式氯化铝［M］.北京：中国建筑工业出版社，1981.［5］ANSI/AWWA B408—93，AWWA Standard for liquid polyaluminum chloride［S］.。