摘要：堿式氯化鋁是水處理中常用的化學(xué)藥劑，是一種無機(jī)高分子的高價(jià)聚合電解質(zhì)混凝劑，可視為介于三氯化鋁和氫氧化鋁之間的一種中間水解產(chǎn)物。我國堿式氯化鋁的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用工作發(fā)展十分迅速。其應(yīng)用范圍從給水凈化發(fā)展到廢水處理，以及其他行業(yè)。

1、鍋爐補(bǔ)給水的預(yù)處理

天然水體中常含有泥沙、粘土、腐殖質(zhì)等懸浮物和膠體雜質(zhì)及細(xì)菌、真菌、藻類、病毒等微生物，它們?cè)谒芯哂幸欢ǖ姆€(wěn)定性，是造成水體混濁、顏色和異味的主要原因。這些過多的有機(jī)物等進(jìn)入離子交換器，污染樹脂，降低樹脂的交換容量，甚至影響除鹽系統(tǒng)的出水水質(zhì)。

混凝處理、沉降澄清和過濾處理，就是以除去這些雜質(zhì)為主要目的，使水中懸浮物的含量降至5mg/L以下，即得到澄清水。這稱為水的預(yù)處理。經(jīng)過預(yù)處理后的水，再用離子交換的方法除去水中溶解性的鹽類及用加熱或抽真空或鼓風(fēng)的方法除去水中溶解性的氣體，方可作為鍋爐用水。如不首先除去這些雜質(zhì)，后續(xù)處理（除鹽）將無法進(jìn)行。因此，水的混凝處理是水處理工藝流程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

通常采取的預(yù)處理工藝流程為：原水→混凝→沉淀澄清→過濾。其中混凝操作步驟常采用混凝劑為堿式氯化鋁、聚合硫酸鐵、硫酸鋁、三氯化鐵等。以下主要介紹堿式氯化鋁的應(yīng)用。

堿式氯化鋁在我國是從20世紀(jì)70年代開始廣泛研制起來的，堿式氯化鋁又名聚合氯化鋁或羥基氯化鋁。它是以鋁灰或鋁礦物作為原料，在高溫和一定壓力下用堿與鋁反應(yīng)產(chǎn)生的聚合物原料和生產(chǎn)工藝不同，產(chǎn)品的規(guī)格也不一樣。堿式氯化鋁的分子式一般為[Al₂(OH)_nCl_6-n]_m，其中n可取1到5中間的任何整數(shù)，m則為簇10的整數(shù)。堿式氯化鋁有固體和液體兩種。

2、混凝機(jī)理

混凝劑能對(duì)水中膠體粒子的產(chǎn)生混凝作用主要是三種作用：電性中和、吸附架橋和卷掃作用。這三種作用究竟以何者為主，取決于混凝劑種類和投加量、水中膠體粒子的性質(zhì)、含量以及水的pH值等。堿式氯化鋁作用機(jī)理與硫酸鋁相似，硫酸鋁在水中的行為就是指Al³⁺產(chǎn)生各種水解物種的過程。鋁離子A1³⁺的水解基本反應(yīng)[1、2]有：

Al³⁺+H₂O=Al(OH)²⁺+H⁺

1gK=-5

7Al³⁺+17H₂O=Al₇(OH)₁₇⁴⁺+17H⁺

1gK =-48.8

13Al³⁺+34H₂O=Al₁₃(OH)₃₄⁵⁺+34H⁺

1gK =-97.4

Al(OH)_a（5）=Al³⁺+30OH^-

1gK so=-33

Al³⁺+4H₂O=Al(OH)₄⁺+4H⁺

1gKz=-23

2Al³⁺+2H₂O=Al₂(OH)₂⁴⁺+2H⁺

1gK=-6.3

堿式氯化鋁可看成氯化鋁在一定的條件下經(jīng)水解、聚合逐步轉(zhuǎn)化成Al(OH)₃沉淀物過程中的各種中間產(chǎn)物。它是以各種聚合物種和Al(OH)_a（5）的形式直接存在水中，不再出現(xiàn)Al₃⁺的水解過程。

3、應(yīng)用及影響因素

3.1 水溫

水溫對(duì)混凝處理效果有明顯影響。高價(jià)金屬鹽類的混凝劑，其水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，水溫低時(shí)，混凝劑水解更加困難，特別是水溫低于5℃時(shí)，水解速率緩慢，所形成的絮凝物結(jié)構(gòu)疏松，含水量多，顆粒細(xì)小。水溫低時(shí)，膠體顆粒的溶劑化作用增強(qiáng)，形成絮凝物的時(shí)間長，沉降速度慢。研究表明水溫為25-30℃比較適宜。

3.2 水的PH值

堿式氯化鋁的水解過程是一個(gè)不斷放出H+的過程。因此，在不同的pH值條件下，將有不同的水解中間產(chǎn)物，堿式氯化鋁混凝處理的較佳pH值一般在6.5-7.5之間。此時(shí)混凝效果較高。

3.3 混凝劑的用量

當(dāng)混凝劑加入量不足時(shí)，出水中剩余濁度較大；當(dāng)加入量過大時(shí)，由于水中的膠體顆粒吸附了過量的混凝劑，引起膠體顆粒電荷性改變，導(dǎo)致出水中的剩余濁度重新增加。混凝過程并不是一種單純的化學(xué)反應(yīng)，因此所需的加藥量不能根據(jù)計(jì)算來確定，而應(yīng)根據(jù)具體的水質(zhì)來確定較適宜的加藥量；當(dāng)水質(zhì)發(fā)生季節(jié)性變化時(shí)，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整加藥量。

4、接觸介質(zhì)

在進(jìn)行混凝處理或其它沉淀處理時(shí)，如果在水中保持有一定數(shù)量的泥渣層，可明顯提高混凝處理的效果。它可提供巨大的表面積，通過吸附、催化及結(jié)晶核心等作用，提高混凝處理的效果。（見圖1）為幾種絮凝劑絮凝效果的比較。

（PAFC2聚合堿式氯化鋁鐵、PAC2聚合威式氯化鋁、FC2氯化鐵、AS2硫酸鋁）

5、結(jié)束語

混凝沉淀法是目前應(yīng)用較廣的水處理方法。堿式氯化鋁工業(yè)上較大的用途是作水處理絮凝劑，具有混凝性能好、絮體大、用量少、效率高、沉淀快、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，比傳統(tǒng)絮凝劑用量可減少1/3-1/2，成本可節(jié)省40%，已成為國內(nèi)外公認(rèn)的一種優(yōu)良凈水劑。配合無閥濾池及活性炭過濾器的運(yùn)行大大降低了原水的濁度，提高了除鹽系統(tǒng)出水水質(zhì)的同時(shí)也提高了除鹽樹脂的交換容量，降低了運(yùn)行成本。