聚合氯化鋁[Poly Aluminium Chloride,簡稱PAC],又稱堿式氯化鋁,分子式不明,但一般表示為[Al2(OH)nCl6-n·H2O]m(m≤10,n≤5),其中n代表聚合程度,這取決于制備過程中的多方面因素,m表示某種聚合氯化鋁產(chǎn)品的中性化程度,即氫氧根離子取代氯離子的多少程度。
聚合氯化鋁所代表的并不是某一種特定的無機化合物,而是一系列無機聚合物的總稱,是一種絡合物。以鋁為中點離子,氫氧根及氯根為配位體,通過羥基起架橋聚合作用,構(gòu)成絡合物的群體,分子中所帶的羥基數(shù)量不等。
聚合氯化鋁產(chǎn)品分固體和液體兩種。
固體聚合氯化鋁為無色,淡黃色,灰綠色或棕褐色細?;蚍勰?,容易潮解,易溶于水,水解過程伴隨電化學,凝聚,吸附和沉淀等物理化學過程。有較強的架橋吸附性能,凈水效果遠優(yōu)于低分子凈水劑硫酸鋁,三氯化鐵,硫酸亞鐵和明礬等。
液體聚合氯化鋁為無色,淡灰色,淡黃色或棕褐色透明,半透明液體,無沉淀。
其它形狀隨鹽基度變化,鹽基度在30%以下為晶體,30%-60%之間為膠狀物,60%以上逐漸變?yōu)椴Aw或樹脂狀,水溶液是介于三氯化鋁和氫氧化鋁之間的水解產(chǎn)物,灰色略帶混濁,帶有膠體電荷,對水中的懸浮物有較強的吸附作用。
聚合氯化鋁味酸澀,溶于水后加熱到110℃以上時發(fā)生分解,放出氯化氫,并分解為氧化鋁。與酸作用發(fā)生解聚作用,使聚合度和鹽基度降低,后變?yōu)檎};與堿作用使聚合度和鹽基度提高,終可生成氫氧化鋁或鋁酸鹽;與硫酸鋁或其他多價酸鹽混合時易生成沉淀,一般會降低完全失去混凝性能。因此作為水處理劑的聚合氯化鋁有一定的標準,見表1、表2。
表1 水處理劑聚合氯化鋁國家標準
指標名稱 | 氧化鋁(Al2O3計)/% | 鹽基度/% | 密度(20℃)/(g/cm3) | 不溶物/% | pH(10g/L水溶液) | Fe/% | As% | Pb/% |
液體 | ≥6.0 | 30.0-95.0 | ≥1.10 | ≤0.5 | 3.5-5.0 | ≤2.0 | ≤0.0005 | ≤0.002 |
固體 | ≥28.0 | - | ≤1.5 | ≤5.0 | ≤0.0015 | ≤0.006 |
表2 生活飲用水聚合氯化鋁國家標準
指標名稱 | 氧化鋁(Al2O3計)/% | 鹽基度/% | 密度(20℃)/(g/cm3) | 不溶物/% | pH(10g/L水溶液) | As% | Pb/% | Cd/% | Hg/% | Cr+6/% |
液體 | ≥10.0 | 40.0-90.0 | ≥1.120 | ≤0.2 | 3.5-5.0 | ≤0.0002 | ≤0.001 | ≤0.0002 | ≤0.00001 | ≤0.0005 |
固體 | ≥29.0 | - | ≤0.6 |
其中,鹽基度是指聚合物中羥基在陰離子總數(shù)中所占的百分比。是PAC的重要質(zhì)量指標,是溶液中堿量與鋁量的摩爾比值。一般認為鹽基度與羥基聚合物的聚合度成正比關(guān)系,鹽基度越大,聚合度越高,由此可以判斷溶液中水解產(chǎn)物的級別。鹽基度的測定方法應按照氟化鉀掩蔽下過量鹽酸反滴定的操作程序,并需有空白試驗作對照。