鋁鹽是最傳統、應用最廣泛的無機鹽類混凝劑。主要有硫酸鋁、氯化鋁、明礬、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚磷氯化鋁、聚合硅酸鋁鐵、聚合磷酸鋁鐵、堿式硅酸硫酸鋁等。硫酸鋁是世界上水處理中使用最早、最多的混凝劑,自19世紀末葉美國首先將硫酸鋁用于給水處理以來,一直被廣泛采用。1960年后發展了高分子鋁鹽混凝劑,隨后又研制出了復合高分子鋁鹽,鋁鹽混凝劑發展經歷了由低分子到高分子、由單一型向復合型轉化的過程。
(1}傳統鋁鹽混凝劑
傳統鋁鹽混凝劑主要有硫酸鋁、氯化鋁、明礬等,其作用機理是通過對水中膠體粒子的壓縮雙電層作用,吸附架橋作用和卷掃作用使膠體粒子脫穩發生聚集或沉降。由于它們的堿化度不高,如硫酸鋁的堿化度一般在20%左右,多鋁離子含量較少,混凝性較弱,因此在使用它們的過程中,存在著成本高、投量大、出水PH值低,在某些情況下(低溫低濁和高濁水)凈水效果不理想等不足之處。另外,鋁是人體不需要的一種元素,且是低毒物質,經各種渠道進入人體后,會在一些機體組織中積蓄,并參與許多生物化學反應,能將體內必需的營養元素和微量元素置換流失或沉積,從而破壞各部位的生理功能,導致人體出現諸如鋁性腦病、鋁性貧血等中毒病癥。世界衛生組織對鋁的限值標準是0.2m/L,美國是O.O5mg/L。為了改善其混凝效果并減少其使用時投加量以及鋁帶來的負效應,聚合鋁鹽得到了研究和開發,傳統的鋁鹽混凝劑有被其它無機鹽或鋁系高分子混凝劑取代的趨勢。
(2)無機高分子鋁鹽混凝劑
鋁鹽類無機高分子混凝劑主要有聚合氯化鋁(簡稱PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚硫氯化鋁(PACS)三種。
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聚合氯化鋁,是一種陽離子型高分子電解質。通常有固體和液體兩種形態,其固體純品為無色、透明、易龜裂的玻璃品,含雜質時為黃褐色;液體為無色或淡黃褐色透明液。無毒,無臭,易溶于水,有澀味。聚合氯化鋁是一種良好的凈水劑。聚合氯化鋁混凝過程中鋁水解生成各種輕基多核絡離子,這些水解聚合產物通過電性中和、吸附架橋發揮絮凝作用。聚合氯化鋁對水中的細菌、微生物和藻類的去除率比傳統的凈水劑硫酸鋁高3-5倍。它還具有吸附活性高,絮凝體大、沉降快、澄清處理時間短,適宜pH范圍寬,處理前后水的pH值變化小,對水處理設備腐蝕小,應用時不需助凝劑,不受水溫影響等特點。被廣泛應用于凈化飲用水、給水的特殊水質處理,以及工業廢水處理等。具體聯系污水寶或參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
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聚合鋁類混凝劑中,PAC的研究和應用最多。PAC兼具有無機和有機混凝劑的所長,高效低耗,低腐蝕性,適用范圍寬,目前是國內外廣泛使用的一種無機高分子混凝劑。國內生產PAC的廠家較多,生產工藝、原料不盡相同,產品質量參差不齊。PAS是繼PAC之后研制開發出的另一種聚合鋁混凝劑,它的混凝效果和PAC差不多,混凝機理也相同,但由于PAS的貯存穩定性較差,因而其應用不如PAC廣泛。
③聚硫氯化鋁
PACS是在PAC的基礎上開發研制出的另外一種聚合鋁混凝劑,是PAC的更新和提高。PACS的制備一般可在PAC的制備過程中加進適量的5042一來完成,適量5042-的加入可增加聚合鋁的聚合度。目前,用5042一增聚的聚合氯化鋁的結構還未能確切證明,多數研究者認為S04`一的增聚作用是因為溶液中部分SO42一通過氫鍵把對十水解產物分子聯接起來,生成了更大的聚合物;但也有學者認為SO42一的引入改變了聚合鋁絡合物的結構,形成了一種帶更高正電荷的活性組分.二十多年來,對聚合鋁與硫酸鋁混凝性能的比較進行了大量的研究。目前的研究工作著重于借助多種現代測試手段研究聚合鋁的形態,并比較聚合鋁與硫酸鋁在化學組成或形態分布上的不同解釋它們在混凝作用上的不同以及混凝機理提供理論依據,為研制具有最優形態的聚合鋁產物提供指導作用。