一、定义

聚合氯化铝（PAC）是一种无机物，一种新兴净水材料、无机高分子混凝剂，简称聚铝。它是介于AlCl3和Al(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学通式为[Al2(OH)nCl6-n]m，其中m代表聚合程度，n表示PAC产品的中性程度。

二、应用领域

城市给排水净化、工业给水净化、城市污水处理、工业废水和废渣中有用物质的回收、促进洗煤废水中煤粉的沉降、淀粉制造业中淀粉的回收、各种工业废水处理：印染废水、皮革废水、含氟废水、重金属废水、含油废水、造纸废水、洗煤废水、矿山废水、酿造废水、冶金废水、肉类加工废水、污水处理等。

三、重要质量指标

(1)盐基度

聚合氯化铝中某种形态的羟基化程度或碱化的程度称为盐基度或碱化度。一般用羟铝摩尔比B=[OH]/[Al]百分率表示。盐基度是聚合氯化铝非常重要的指标之一，与絮凝效果有十分密切的关系。原水浓度越高，盐度越高，则絮凝效果越好。归纳起来，在原水浊度86-10000 mg/L范围内，聚合氯化铝盐基度在40%-85%，且聚合氯化铝的许多其他特性都与盐基度有关。

(2)pH值

聚合氯化铝溶液的pH也是一项重要的指标。它表示溶液中游离状态的OH-数量。聚合氯化铝的pH值一般随盐基度升高而增大，但对于不同组成的液体，其pH值与盐基度之间并不存在对应关系。具有相同盐基度浓度的液体，当浓度不同时，其pH值也不同。

(3)氧化铝含量

聚合氯化铝中氧化铝含量是产品有效成分的衡量指标，它与溶液的相对密度有一定的关系，一般说来相对密度越大，则氧化铝含量越高。聚合氯化铝黏度与氧化铝含量有关，随氧化铝含量增大黏度增大。相同条件下，相同浓度氧化铝条件下，聚合氯化铝的粘度要低于硫酸铝，更有利于输送和使用。

四、影响聚合氯化铝使用的因素

(1)水的pH值

水的pH值对无机絮凝剂的使用效果影响很大，pH值的大小关系到选用絮凝剂的种类、投加量和混凝沉淀效果。水中的H+和OH-参与絮凝剂的水解反应，因此，pH值强烈影响絮凝剂的水解速度、水解产物的存在形态和性能。以通过生成Al(OH)3带电胶体实现混凝作用的铝盐为例，当pH值﹤4时，Al3+不能大量水解成Al(OH)3，主要以Al3+离子的形式存在，混凝效果极差。pH值在6.5～7.5之间时，Al3+水解聚合成聚合度很大的Al(OH)3中性胶体，混凝效果较好。pH值﹥8后，Al3+水解成AlO2-，混凝效果又变得很差。水的碱度对pH值有缓冲作用，当碱度不够时，应添加石灰等药剂予以补充。当水的pH值偏高时，则需要加酸调整pH值到中性。相比之下，高分子絮凝剂受pH值的影响较小。

(2)水温

水温影响聚合氯化铝絮凝剂的水解速度和矾花形成的速度及结构。混凝的水解多是吸热反应，水温较低时，水解速度慢且不完全。低温情况下，水的粘度大，布朗运动减弱，絮凝剂胶体颗粒与水中杂质颗粒的碰撞次数减少，同时水的剪切力增大，阻碍混凝絮体的相互粘合;因此，尽管增加了絮凝剂的投加量，絮体的形成还是很缓慢，而且结构松散、颗粒细小，难以去除。

低温对高分子絮凝剂的影响较小。但要注意的是，使用有机高分子絮凝剂时，水温不能过高，高温容易使有机高分子絮凝剂老化甚至分解生成不溶性物质，从而降低混凝效果。

(3)水中杂质成分

水中杂质颗粒大小参差不齐对混凝有利，细小而均匀会导致混凝效果很差。杂质颗粒浓度过低往往对混凝不利，此时回流沉淀物或投加助凝剂可提高混凝效果。水中杂质颗粒含有大量有机物时，混凝效果会变差，需要增加投药量或投加氧化剂等起助凝作用的药剂。水中的钙镁离子、硫化物、磷化物一般对混凝有利，而某些阴离子、表面活性物质对混凝有不利影响。

(4)絮凝剂种类

絮凝剂的选择主要取决于水中胶体和悬浮物的性质及浓度。如果水中污染物主要呈胶体状态，则应首选无机絮凝剂使其脱稳凝聚，如果絮体细小，则需要投加高分子絮凝剂或配合使用活化硅胶等助凝剂。

很多情况下，将无机絮凝剂与高分子絮凝剂联合使用，可明显提高混凝效果，扩大应用范围。对于高分子而言，链状分子上所带电荷量越大，电荷密度越高，链越能充分伸展，吸附架桥的作用范围也就越大，混凝效果会越好。

(5)絮凝剂投加量

使用混凝法处理任何废水，都存在合理投药量，通常都要通过试验确定，投加量过大可能造成胶体的不稳定。一般普通铁盐、铝盐的投加范围是10～100 mg/L，聚合盐为普通盐投加量的1/2～1/3，有机高分子絮凝剂的投加范围是1～5 mg/L。

(6)絮凝剂投加顺序

当使用多种絮凝剂时，需要通过试验确定投加顺序。一般来说，当无机絮凝剂与有机絮凝剂并用时，应先投加无机絮凝剂，再投加有机絮凝剂。

而处理杂质颗粒尺寸在50μm以上时，常先投加有机絮凝剂吸附架桥，再投加无机絮凝剂压缩双电层使胶体脱稳。

(7)水力条件

在混合阶段，要求絮凝剂与水迅速均匀地混合，而到了反应阶段，既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的成长机会，又要防止已生成的小絮体被打碎，因此搅拌强度要逐步减小，反应时间要足够长。

五、聚合氯化铝净水机理

1.压缩双电层

胶团双电层的构造决定了在胶粒表面处反离子的浓度大，随着胶粒表面向外的距离越大则反离子浓度越低，与溶液中离子浓度相等。当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度减小。当两个胶粒互相接近时，由于扩散层厚度减小，ξ电位降低，因此它们互相排斥的力就减小了，也就是溶液中离子浓度高的胶间斥力比离子浓度低的要小。胶粒间的吸力不受水相组成的影响，但由于扩散减薄，它们相撞时的距离就减小了，这样相互间的吸力就大了。可见其排斥与吸引的合力由斥力为主变成以吸力为主(排斥势能消失了)，胶粒得以迅速凝聚。这个机理能较好地解释港湾处的沉积现象，因淡水进入海水时，盐类增加，离子浓度增高，淡水挟带胶粒的稳定性降低，所以在港湾处粘土和其它胶体颗粒易沉积。根据这个机理，当溶液中外加电解质超过发生凝聚的临界凝聚浓度很多时，也不会有更多超额的反离子进入扩散层，不可能出现胶粒改变符号而使胶粒重新稳定的情况。这样的机理是藉单纯静电现象来说明电解质对胶粒脱稳的作用，但它没有考虑脱稳过程中其它性质的作用(如吸附)，因此不能解释复杂的其它一些脱稳现象，例如三价铝盐与铁盐作混凝剂投量过多，凝聚效果反而下降，甚至重新稳定；又如与胶粒带同电号的聚合物或高分子有机物可能有好的凝聚效果：等电状态应有最好的凝聚效果，但往往在生产实践中ξ电位大于零时混凝效果却少等。实际上在水溶液中投加混凝剂使胶粒脱稳现象涉及到胶粒与混凝剂，胶粒与水溶液，混凝剂与水溶液三个方面的相互作用，是一个综合的现象。

2.吸附电中和

吸附电中和作用指粒表面对异号离子，异号胶粒或链状离分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了它的部分电荷，减少了静电斥力，因而容易与其它颗粒接近而互相吸附。此时静电引力常是这些作用的主要方面，但在不少的情况下，其它的作用了超过静电引力。举例来说，用Na+与十二烷基铵离子(C12H25NH3+)去除带负电荷的碘化银溶液造成的浊度，发现同是一价的有机胺离子脱稳的能力比Na+大得多，Na+过量投加不会造成胶粒再稳，而有机胺离子则不然，超过一定投置时能使胶粒发生再稳现象，说明胶粒吸附了过多的反离子，使原来带的负电荷转变成带正电荷。铝盐、铁盐投加量高时也发生再稳现象以及带来电荷变号。上面的现象用吸附电中和的机理解释是很合适的。

3.吸附架桥作用

吸附架桥作用机理主要是指高分子物质与胶粒的吸附与桥连。还可以理解成两个大的同号胶粒中间由于有一个异号胶粒而连接在一起。高分子絮凝剂具有线性结构，它们具有能与胶粒表面某些部位起作用的化学基团，当高聚合物与胶粒接触时，基团能与胶粒表面产生特殊的反应而相互吸附，而高聚物分子的其余部分则伸展在溶液中，可以与另一个表面有空位的胶粒吸附，这样聚合物就起了架桥连接的作用。假如胶粒少，上述聚合物伸展部分粘连不着第二个胶粒，则这个伸展部分迟早还会被原先的胶粒吸附在其他部位上，这个聚合物就不能起架桥作用了，而胶粒又处于稳定状态。高分子絮凝剂投加量过大时，会使胶粒表面饱和产生再稳现象。已经架桥絮凝的胶粒，如受到剧烈的长时间的搅拌，架桥聚合物可能从另一胶粒表面脱开，重又卷回原所在胶粒表面，造成再稳定状态。聚合物在胶粒表面的吸附来源于各种物理化学作用，如范德华引力、静电引力、氢键、配位键等，取决于聚合物同胶粒表面二者化学结构的特点。这个机理可解释非离子型或带同电号的离子型高分子絮凝剂能得到好的絮凝效果的现象。

4.沉淀物网捕机理

当金属盐(如硫酸铝或氯化铁)或金属氧化物和氢氧化物(如石灰)作凝聚剂时，当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物(如Al(OH)3Fe(OH)3、Mg(OH)2或金属碳酸盐(如CaCO3)时，水中的胶粒可被这些沉淀物在形成时所网捕。当沉淀物是带正电荷(Al(OH)3及Fe(OH)3在中性和酸性pH范围内)时，沉淀速度可因溶液中存在阴离子而加快，例如硫酸银离子。此外水中胶粒本身可作为这些金属氧氧化物沉淀物形成的核心，所以凝聚剂投加量与被除去物质的浓度成反比，即胶粒越多，金属凝聚剂投加量越少。

六、六种PAC的不同

1、白色聚氯化铝

新研发的一种新型净水材料，专业用于食品、饮用水、城市给水、精密制造用水净化、造纸行业、医药、糖液精制、化妆品助剂、日常化学品工业等方面有非常广泛的应用，纯度非常高，价格也是最高的。

2、淡黄色聚氯化铝

仅次于白色聚氯化铝的中高系列产品，主要用于饮用水处理，其中对重金属的含量限制比较严格，特别是我们所生产的饮水级聚合氯化铝产品，用它处理过后的水澄清无沉淀，AL2O3含量在30（±0.5）左右，粉末细、颗粒均匀、絮凝效果好、净化高效稳定、投加量少、成本低，是长期合作的各大水厂专用的水处理絮凝剂。

3、金黄色聚氯化铝

是目前市场上应用广泛的聚合氯化铝，用于污水处理的高效絮凝剂，絮凝效果好，所以不管是工业给水、工业废水、工业水循环和城市污水处理都是非常好的选择。

4、褐色、棕色、咖色聚合氯化铝

是针对个别客户对水处理的特别的要求所生产的水处理产品，其中铁含量高于其他聚合氯化铝产品系列，所以颜色较金黄色深一些。针对于低温、低浊、高藻的污水有强效，主要用于工业污水净化等方面处理。

七、操作存储注意事项

1、在操作上，聚合氯化铝的净水过程一般分为三个阶段。这三个阶段分别是凝聚阶段、絮凝阶段和沉降阶段。凝聚阶段在药液注入混凝容器与原水快速混凝时会在极短时间内形成微细矾花，此时水体变得更加浑浊，它要求水流能产生激烈的湍流。然后聚合氯化铝进入絮凝阶段，絮凝阶段是矾花成长变粗的过程，要求适当的湍流程度和足够的停留时间(10～15min)，至后期可观察到大量矾花聚集缓缓下沉，形成表面清晰层。

当絮凝剂处于沉降阶段时，它是在沉降池中进行的絮凝物沉降过程，要求水流缓慢，为提高效率一般采用斜管或板式沉降器，大量的粗大矾花被斜管(板)壁阻挡而沉积于池底，上层水为澄清水，剩下的粒径小、密度小的矾花一边缓缓下降，一边继续相互碰撞结大，至后期余浊基本不变。

2、聚合氯化铝须保存在干燥、防潮、避热的地方(<80℃切勿损坏包装，产品可长期储存)。

3、聚合氯化铝产品必须溶解才能使用，溶解设备和加药设施应采用耐腐蚀材料。

4、聚合氯化铝的液体产品有效储存期为半年，固体产品有效储存期为两年，固体产品受潮后仍然可使用。