聚合氯化鋁是一種凈水材料，無機高分子混凝劑，又被簡稱為聚鋁，英文縮寫為PAC，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(chǎn)的分子量較大、 電荷較高的無機高分子水處理藥劑。在形態(tài)上又可以分為固體和液體兩種。固體按顏色不同又分為棕褐色、米黃色、金黃色和白色，液體可以呈現(xiàn)為無色透明、微黃 色、淺黃色至黃褐色。不同顏色的聚合氯化鋁在應(yīng)用及生產(chǎn)技術(shù)上也有較大的區(qū)別。
目錄
有吸附、凝聚、沉淀等性能,聚合氯化鋁穩(wěn)定性差。毒性及防護有腐蝕性,如不慎濺到皮膚上要立即用水沖洗干凈。生產(chǎn)人員要穿工作服,戴口罩、手套,穿長筒膠靴。生產(chǎn)設(shè)備要密閉,車間通風(fēng)應(yīng)良好。
該產(chǎn)品是一種無機高分子混凝劑。主要通過壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕等機理作用，使水中細(xì)微懸浮粒子和膠體離子脫穩(wěn)，聚集、絮凝、混凝、沉淀，達到凈化處理效果。
液體產(chǎn)品為無色、淡黃色、淡灰色或棕褐色透明或半透明液體，無沉淀。固體產(chǎn)品是白色、淡灰色、淡黃色或棕褐色晶?；蚍勰?。產(chǎn)品中氧化鋁含量：液體產(chǎn)品>8%，固體產(chǎn)品為20%-40%，堿化度70%-75%。
將該產(chǎn)品（固體）與常溫水按1/3的重量比邊攪拌邊投加，至*溶解后，再加水稀釋到所需要濃度，原水濃度100~500mg/L時投加量為3~6mg/L。具體投加時，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況進行水試，選出佳投加量而后投用。
所用原料主要是鋁加工的下腳料鋁屑、鋁灰和鋁渣等。在工藝上可分為酸法、堿法、中和法三種。我國以金屬鋁為原料生產(chǎn)PAC的廠家大多采用酸法生產(chǎn)。
（1）酸法
酸法具有反應(yīng)速度快、設(shè)備投資少、工藝簡單、操作方便的優(yōu)點，但溶液中的雜質(zhì)含量偏高，尤其是重金屬元素含量通常容易超標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。
（2）堿法
堿法生產(chǎn)工藝則難度較高，設(shè)備投資較大，由于用堿量大，還要大量鹽酸中和至pH= 4-5，成本較高，其應(yīng)用受到一定限制。
（3）中和法
中和法的特點是綜合了酸法和堿法兩者的優(yōu)點。中和法的關(guān)鍵在于合成聚合氯化鋁時，鋁酸鈉和三氯化鋁溶液之間的配比必須嚴(yán)格控制，使鹽基度達到標(biāo)準(zhǔn)要求。鹽基度是否合格，是決定產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。而且在合成時必須進行劇烈地攪拌。
所 用原料主要是拜爾法煉鋁過程中的活性*。生產(chǎn)中采用過量的活性*和鹽酸，在較高溫度（50-180℃）和壓力（0．5MPa）下反應(yīng)制得鹽基 度為41.6-48.6%的液體PAC產(chǎn)品，然后經(jīng)濃縮、烘干即得固體PAV產(chǎn)品。此法生產(chǎn)工藝過程較簡單，反應(yīng)條件也較苛刻，對設(shè)備要求較高，腐蝕性 強，一般市售搪玻璃反應(yīng)釜都難以適應(yīng)，生產(chǎn)中要確保產(chǎn)品質(zhì)量頗為不易。
以結(jié)晶氯化鋁生產(chǎn)PAC一般采用沸騰熱解法工藝。該法生產(chǎn)能力大。
結(jié)晶氯化鋁經(jīng)過一定溫度加熱后，便分解出一定量的氯化氫氣體和水分而變成粉末狀產(chǎn)物，即是PAC單體（又稱熟料）。
將熟料加一定量的水?dāng)嚢瑁瑒t在較短時間內(nèi)固化形成樹脂狀產(chǎn)物，即為白色PAC。沸騰熱解法生產(chǎn)白色PAC流程簡單、操作方便，但由于生產(chǎn)中使用的結(jié)晶氯化鋁來源所限，生產(chǎn)成本相對較高，限制了白色PAC的生產(chǎn)。
主要原料為三水鋁石、鋁釩土、高嶺土、煤矸石等。此工藝的步是得到結(jié)晶氯化鋁，第二步是通過熱解法或中和法得到PAC
固體為25KG袋裝，內(nèi)層塑料薄膜，外層塑料編織袋，產(chǎn)品應(yīng)存放在室內(nèi)干燥，通風(fēng)、陰涼處，且勿受潮。
PAC是水凈化領(lǐng)域的重要混凝劑，對低溫、低濁及高濁水具有凈化作用，但是由于其單體與有機物反應(yīng)會生成危害人體健康的物質(zhì)，所以保證其純度在水凈化中顯得很重要。
聚合氯化鋁使用
⒈使用時應(yīng)先根據(jù)水質(zhì)進行小試，選出凈水效果好，投放量小的佳點。溶液應(yīng)隨配隨用，非飲用水應(yīng)根據(jù)實際情況選定用量。
⒉使用固體時，先加水溶解陪配成10-25%的溶液，而后水稀釋至所需濃度，在溶解時先加水慢慢投料，并不斷進行攪拌。
⒊不同廠家或不同牌號的水處理藥劑不能混合，并且不得與其他化學(xué)藥品混存。
⒋原液和稀釋液稍有腐蝕性，但低于其他各種無機絮凝劑。
⒌產(chǎn)品有效儲存期：液體半年，固體兩年。固體產(chǎn)品潮后仍然可使用。
⒍本產(chǎn)品經(jīng)合理投加，凈化后水質(zhì)符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
膠團雙電層的構(gòu)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，終與溶液中離子濃度相等。當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)，使溶液中離子濃度增高，則擴散層的厚度減小。
當(dāng)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。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(xiàn)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(wěn)定性降低，所以在港灣處粘土和其它膠體顆粒易沉積。
根據(jù)這個機理，當(dāng)溶液中外加電解質(zhì)超過發(fā)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(xiàn)膠粒改變符號而使膠粒重新穩(wěn)定的情況。這樣的機理是藉單純靜電現(xiàn)象來說明電解質(zhì)對膠粒脫穩(wěn)的作用，但它沒有考慮脫穩(wěn)過程中其它性質(zhì)的作用（如吸附）， 因此不能解釋復(fù)雜的其它一些脫穩(wěn)現(xiàn)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(wěn)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(tài)應(yīng)有好的凝聚效果，但往往在生產(chǎn)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(wěn)現(xiàn)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(xiàn)象。
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(fù)電荷的碘化銀溶 液造成的濁度，發(fā)現(xiàn)同是一價的有機胺離子脫穩(wěn)的能力比Na+大得多，Na+過量投加不會造成膠粒再穩(wěn)，而有機胺離子則不然，超過一定投置時能使膠粒發(fā)生再 穩(wěn)現(xiàn)象，說明膠粒吸附了過多的反離子，使原來帶的負(fù)電荷轉(zhuǎn)變成帶正電荷。鋁鹽、鐵鹽投加量高時也發(fā)生再穩(wěn)現(xiàn)象以及帶來電荷變號。上面的現(xiàn)象用吸附電中和的 機理解釋是很合適的。
吸附架橋作用機理主要是指高分子物質(zhì)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(jié)構(gòu)，它們具有能與膠粒表面某些部位起作用的化學(xué)基團，當(dāng)高聚合物與膠粒接觸時，基團能與膠粒表面產(chǎn)生特殊的反應(yīng)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(wěn)定狀態(tài)。高分子絮凝劑投加量過大時，會使膠粒表面飽和產(chǎn)生再穩(wěn)現(xiàn)象。已經(jīng)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(wěn)定狀態(tài)。
聚合物在膠粒表面的吸附來源于各種物理化學(xué)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(xué)結(jié)構(gòu)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(xiàn)象。
當(dāng)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(dāng)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?？杀贿@些沉淀物在形成時所網(wǎng)捕。當(dāng)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(nèi)）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，所以凝聚劑佳投加量與被除去物質(zhì)的濃度成反比，即膠粒越多，金屬凝聚劑投加量越少。
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