聚合氯化铝在微污染水处理中的应用
近年来，随着工业和经济的发展，废水的种类和数量越来越多，人们的环保意识也越来越强。废水处理越来越受到人们的重视，成为环境保护的重要研究课题。混凝沉淀是废水处理中重要的预处理工艺。因此，开发和选择高效絮凝剂是水处理技术的关键步骤。在众多絮凝剂中，聚合氯化铝(PAC)是一种高效的无机高分子絮凝剂，因其混凝能力强、用量少、净水效率高、适应性强、稳定性好而被广泛应用于水处理领域。
1.聚合氯化铝概述
聚合氯化铝(PAC)不是单一形态，而是介于Al3+和Al(OH)3之间的一系列亚稳态物质，包括一定比例的单体和聚合物。化学式为[Al2(OH)nCl6-nLm]，其中m为聚合度，n为PAC产物的中性。颜色为黄色或浅黄色、深褐色、深灰色树脂固体。它具有喷雾干燥稳定性好、对水适应性广、水解速度快、吸附能力强、矾花大、沉淀质量快、出水浊度低、脱水性能好等特点。因此，聚合氯化铝又称高效聚合氯化铝、高效PAC或高效喷雾干燥聚合氯化铝。适用于各种浊度的原水，pH范围宽。
2.实验部分
2.1主要原材料和仪器
铝酸钙粉、浓盐酸、精密电子天平AL104、YHCOD-100自动COD消解回流仪、IRPrestige-21红外光谱仪、E201-CpH仪、ZR4-6凝固实验机、liquid TOCⅱⅱ分析仪、HACH2100Q浊度仪。
2.2制备方法和优化的制备条件
将10.0克铝酸钙粉末放入锥形瓶中，加入一定量的盐酸。锥形瓶自动消化，并在100℃的回流表上加热反应时间。取出产品，转移到烧杯中，静置一段时间后过滤，上清液即为聚合氯化铝产品。
考察了盐酸用量、反应温度和聚合时间对产品性能的影响，确定了最佳制备条件:铝酸钙粉10.0g，盐酸用量35.0mL，100℃聚合时间2.5h，氧化铝含量10.6%，碱度92.6%。2.3红外光谱分析将自制的聚合氯化铝放入真空干燥箱中，在55℃左右干燥。用kbr压片法测定了聚合氯化铝在400～4000cm-1范围内的红外光谱。
3.结果和讨论
3.1红外光谱分析
合成产物的红外光谱在3001~3680cm-1范围内有一个强的宽吸收峰，这是由于样品中吸附水分子中的-OH基团和吸附水分子中的-OH基团的伸缩振动引起的吸收峰。带-OH的水分子在1600~1700cm-1波数之间的弯曲振动产生一个典型的吸收峰，表明合成产物中可能含有结构水和吸附水，具有羟基结构。此外，在1000～927cm-1处有一个弱吸收峰，在663～500cm-1处有一个强吸收峰，表明合成产物中存在聚合铝。
3.2水处理的混凝实验
实验取1.0L水样，搅拌参数调整为:400 r/min 30s，150 r/min 3min，60r/min 7m in。搅拌静置30分钟后，取本品，测定浊度和TOC。本研究使用的絮凝剂优化了含钙聚合氯化铝的制备条件。
3.2.1投药量对浊度和TOC去除率的影响
在不调节水样pH值的情况下，絮凝剂的投加量为10.0、20.0、30.0、40.0、50.0、60.0和70.0 mg/L，实验结果表明，随着含量的增加，残余浊度先快速下降后略有上升，TOC的去除率先上升后逐渐下降。原因是在一定范围内，随着絮凝剂投加量的增加，絮凝剂的电中和能力和吸附能力增加，残余浊度降低，TOC去除率增加。如果絮凝剂用量过大，胶体的电荷会发生反转，导致胶体之间的排斥，使水中的胶体颗粒重新稳定，出现反转不稳定现象，使絮凝效果变差。如果投加量为40.0mg/L，介质剩余浊度小于1NTU，TOC去除率为42.3%。因此，在本实验条件下，首选剂量为40.0mL。
3 . 2 . 2 pH值对浊度和TOC去除率的影响
当投加量为40.0mg/L时，水样的调节pH值分别为5.0、6.0、7.0、9.0和10.0。实验结果表明，当pH值为6.0～9.0时，残余浊度小于1NTU。水样的pH值对TOC的去除率有很大影响。pH值为6.0~10.0时，TOC去除率约为30.0%，pH值为8.00时，TOC去除率为41.2%。原因是pH值过低时，水中阳离子较多，混凝剂的中和能力下降，进一步降低了混凝效果。随着pH值的升高，絮凝剂水解形成的低电荷多核络合离子或金属化合物缩合物对不稳定颗粒产生键桥作用，使胶体颗粒聚集沉淀，从而降低残余浊度，提高TOC去除率。pH值过高，絮凝剂容易水解，效果差。测试水样的pH值为8.0。因此，无需调节水样的pH值，即可达到良好的除浊和除TOC效果。
4.结论
总之，聚合氯化铝不仅是一种高效净水剂，还是一种高性能的无机高分子絮凝剂。它具有分子结构大、吸附能力强、混凝效果好、絮凝沉降快、用量少、成本低等优点。因此，聚合氯化铝已广泛应用于水和废水处理。(来源:宁夏三利得科技有限公司)
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