详解聚合氯化铝的净水机理！

一、聚合氯化铝的简介

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AlCI3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。n=1~5为具有Keggin结构的高电荷聚合环链体，对水中胶体和颗粒物具有高度电中和及桥联作用，并可强力去除微有毒物及重金属离子，性状稳定。检验方法可按国标GB 15892--2003标准检验。由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用，生产出来的聚合氯化铝是相对分子质量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂

二、颜色类型

聚合氯化铝的颜色一般有白色、黄色、棕褐色，不同颜色的聚合氯化铝在应用及生产技术上也有较大区别。国家标准范围内的三氧化铝含量在27%～30%之间的聚合氯化铝多为土黄色、到黄色、淡黄色的固体粉状。这些类型的聚合氯化铝水溶性比较好，在溶解的过程中伴随电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化学变化，絮凝体形成快而粗大、活性高、沉淀快、对高浊度水的净化效果明显。

白色聚合氯化铝因为被称为高纯无铁白色聚合氯化铝，或食品级白色聚合氯化铝，与其它聚氯化铝相比是品质最高的产品，主要的原材料是优质的氢氧化铝粉、盐酸，采用的生产工艺是国内最先进的技术喷雾干燥法。白色聚合氯化铝用于造纸施胶剂，制糖脱色澄清剂、鞣革、医药、化妆品和精密铸造及水处理等多个领域。

黄色聚合氯化铝的原材料是铝酸钙粉、盐酸、铝矾土，主要用于污水处理和饮用水处理方面，用于饮用水处理的原材料是氢氧化铝粉、盐酸，还有少许的铝酸钙粉，采取的工艺是板框压滤工艺或喷雾干燥工艺。对于饮用水的处理，国家在重金属方面有严格的要求，所以不论是原材料还是生产工艺都比棕褐色聚合氯化铝要好。黄色聚合氯化铝一般采用滚筒干燥生产或喷雾塔干燥生产而成，有片状、粉状两种固态形式。

棕褐色聚合氯化铝的原材料是铝酸钙粉、盐酸、铝矾土还有铁粉。生产工艺是采用滚筒干燥法，一般主要用于污水处理方面，因为里面添加了铁粉所以颜色呈棕褐色，铁粉添加的越多颜色越深，铁粉如果超过一定的量在某些时候也被称为聚合氯化铝铁，在污水处理方面具有卓越的效果。

三、净水原理：

胶团双电层的构造决定了在胶粒表面处反离子的浓度最随着胶粒表面向外的距离越大则反离子浓度越低最终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电位大于零时混凝效果却最少等

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                    

四、吸附电中和

吸附电中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（C12H25NH）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                  

五、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。