聚氯化鋁鹽基度與混凝效果的關(guān)系

1、聚氯化鋁鹽基度與混凝效果的關(guān)系摘要：采用混凝沉淀的試驗方法研究了聚氯化鋁鹽基度與混凝效果的關(guān)系，結(jié)果說明，在鹽基度為092%范圍內(nèi)，混凝效果隨鹽基度的增加而進(jìn)步，但鹽基度在80%以上時變幅趨緩。與國內(nèi)、外標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品比擬，鹽基度上限有較大拓寬。關(guān)鍵詞：聚氯化鋁混凝劑鹽基度聚氯化鋁(PA)與傳統(tǒng)無機混凝劑的根本區(qū)別在于傳統(tǒng)無機混凝劑為低分子結(jié)晶鹽，而聚氯化鋁的構(gòu)造由形態(tài)多變的多元羥基絡(luò)合物及聚合物組成，為無定形的無機高分子，因此聚氯化鋁表現(xiàn)出許多不同于傳統(tǒng)混凝劑的特異混凝功能。引起聚氯化鋁形態(tài)多變的根本成分是H離子，衡量聚氯化鋁中H離子的指標(biāo)叫鹽基度(Basiity，縮寫為B)，通常將鹽基度定義為

2、聚氯化鋁分子中H與Al的當(dāng)量百分比1、2：B=H/Al100(%)。聚氯化鋁可理解為介于正鹽All3和堿Al(H)3之間的水解產(chǎn)物。一般，聚氯化鋁鹽基度在16.7%83.3%范圍，日本標(biāo)準(zhǔn)的鹽基度為45%65%。除H、Al當(dāng)量比鹽基度外，尚有H、Al摩爾比鹽基度，但應(yīng)用不普遍。湯鴻霄首次在國內(nèi)外提出了以形成函數(shù)F代替鹽基度B作為根本特征參數(shù)3，定名為水解度B*，并認(rèn)為水解度B*這一概念可以準(zhǔn)確表達(dá)聚氯化鋁構(gòu)造組成，并能反映整個水解動態(tài)過程。根據(jù)作者的工作理論，H、Al當(dāng)量比鹽基度的概念在消費投料和消費應(yīng)用中均有較好的指導(dǎo)作用，分析和計算較簡捷，具有較好的實用價值。中國聚氯化鋁消費所采用的原料和

3、工藝不同于世界上其他國家，因此作為主要質(zhì)量指標(biāo)的鹽基度與國外有著較大的差異。1973年國家建委為聚氯化鋁(堿式氯化鋁)暫定質(zhì)量指標(biāo)4，將鹽基度確定為50%80%，首次拓寬了日本標(biāo)準(zhǔn)值(45%65%)的范圍；1981年由作者起草的四川省標(biāo)準(zhǔn)(川Q24681)將鹽基度確定為45%85%4；國標(biāo)GB158921995在此根底上將鹽基度確定為50%85%。國內(nèi)、外聚氯化鋁產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)鹽基度指標(biāo)見表1。表1國內(nèi)外聚氯化鋁產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)鹽基度指標(biāo)國家標(biāo)準(zhǔn)氧化鋁(%)鹽基度(%)中國GB1589219959125085日本JISK1475199610114565美國AAB408935251083法國羅納布朗克公司8.

4、314560德國DIN1963428.335中國作者推薦10154595注：表中所列除德國為固體產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)外，其余皆為液體產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。20世紀(jì)80年代后期，中國獨創(chuàng)的鋁酸鈣原料和相應(yīng)的調(diào)整法消費工藝，使聚氯化鋁工藝有較大簡化，消費投資和本錢有較大降低，產(chǎn)品鹽基度到達(dá)90%以上，高于文獻(xiàn)介紹的國外同期程度(最高83%)，將聚氯化鋁消費理論和根底理論進(jìn)步到一個新的高度。因此，如何進(jìn)步聚氯化鋁的鹽基度，是目前國內(nèi)外科技工作者的一個科研方向。1試驗部分1.1試驗用聚氯化鋁液體聚氯化鋁，按鹽基度計算，在工業(yè)搪瓷反響釜內(nèi)用酸溶鋁酸鈣調(diào)整工藝制得系列產(chǎn)品；固體聚氯化鋁取自江蘇宜興、太倉和河南三門峽等消費廠和國外

5、產(chǎn)品。1.2試驗儀器混凝試驗，采用深圳中潤公司ZR46智能全自動混凝試驗攪拌機；濁度測定，采用美國HAH公司2100P型濁度儀；pH測定，采用美國RILN公司520型pH計。1.3試驗條件混合G值為5001000s-1，時間為40s；絮凝G值為10100s-1，時間為10in，GT值為(23)104，沉淀時間為10in。2結(jié)果與討論2.1不同鹽基度液體聚氯化鋁混凝效果一樣投加量不同鹽基度液體聚氯化鋁的混凝效果見表2。表2不同鹽基度液體聚氯化鋁的混凝效果原水加藥量以Al23計(g/L)鹽基度(%)水系濁度(NTU)pH堿度(g/L)水溫()455060657580858892凈化水剩余濁度(NT

6、U)深圳水庫8.47.431.6241.43.903.753.132.432.25深圳沙河98.57.8150.7234.021.716.41410.86.92.62.11.9深圳沙河98.57.8150.7233.037.430.6292517.611.06.85.85.9深圳水庫2.67.532.0231.62.01.71.61.61.10.9岳陽洞庭湖617.383.9142.04.33.32.72.32.4武漢漢水84.77.8120111.210.18.337.905.024.124.1武漢長江4178.0120111.49.447.135.883.952.802.1武漢長江4178

7、.0120111.85.354.753.711.911.651.6上海長江337.8100112.013.57.06.86.55.63.43.33.4上海黃浦江66.57.795.0112.06.02.8蘇州大運河25.17.482.54.12.8曼谷湄南河13.16.8282.54.223.883.22.162.2深圳鐵崗10.56.837.4152.55.693.433.02新鄉(xiāng)黃河6.67.8195.2103.05.025.04.722.691.190.9表2說明，對所有試驗原水，在一樣加藥量(以Al23計)下，凈化水剩余濁度隨鹽基度增大而降低。圖1為鹽基度與凈化水剩余濁度關(guān)系曲線。從圖

8、1中可見，凈化水剩余濁度隨鹽基度增大而降低，在鹽基度為080%區(qū)間，降幅較大；在80%92%區(qū)間，降幅趨緩，鹽基度為88%與92%時的剩余濁度根本接近。不同投加量不同鹽基度液體聚氯化鋁、不同投加量的混凝效果比擬見表3。由表3可見，不同鹽基度的液體聚氯化鋁，在不同投加量下的剩余濁度變化規(guī)律與一樣投加量下根本一致。表3不同鹽基度PA、不同投加量的混凝效果鹽基度(%)加藥量以Al23計(g/L)5NTU剩余濁度時1.522.533.5加藥量(g/L)加量比(%)凈化水剩余濁度(NTU)4521.911.56.84.03.32106.06519.711.35.73.03.13100.0854.52.3

9、1.51.41.8960.48817.34.42.11.41.01.8759.79213.54.22.01.31.8258.1注：原水為深圳沙河水，濁度為37.4NTU，水溫為15，堿度為148g/L，pH值為7.8。用不同鹽基度聚氯化鋁，將原水剩余濁度均處理到5NTU時的加藥量，稱為等效加藥量。表3說明，以鹽基度65%的等效加藥量為100%作參比，B=45%的加量比為106%，B=92%的加量比為58.1%,即B=92%加藥量比B=45%降低47.9%。2.2不同鹽基度固體聚氯化鋁混凝效果不同鹽基度固體聚氯化鋁混凝效果比擬試驗說明，不同鹽基度固體聚氯化鋁在B為64%90.6%區(qū)間、加藥量為3

10、.5g/L時，凈化水剩余濁度隨鹽基度升高而降低；但加藥量3g/L時那么略有上升趨勢。鹽基度為94.1%與90.6%相比擬，前者的剩余濁度全面上升，但仍與鹽基度為77.6%的相近。2.3國內(nèi)外不同產(chǎn)品的成分與混凝效果試驗用的國內(nèi)外不同消費工藝、不同鹽基度的固、液體聚氯化鋁產(chǎn)品成分見表4。表4試驗用國內(nèi)外聚氯化鋁產(chǎn)品成分藥劑來源氧化鋁(%)鹽基度(%)硫酸根外觀日本11.7654.3有無色透明液加拿大28.5545.1有淡黃粉末瑞典28.1073.0無淡黃粉末中國新鄉(xiāng)11.3783.1有淡褐透明液中國太倉34.190.6無黃色片狀混凝效果比擬見表5。表5國內(nèi)外聚氯化鋁產(chǎn)品的混凝效果藥劑鹽基度(%)

11、加藥量以Al23計(g/L)1.01.52.02.53.03.54.0凈化水剩余濁度(NTU)中國新鄉(xiāng)(液體)83.12.642.552.462.201.94日本(液體)54.36.225.194.584.204.17加拿大(固)45.15.724.573.423.253.08注：原水為曼谷湄南河，濁度為13.1NTU，水溫為28，pH為6.8。無論是固體還是液體聚氯化鋁，在同等加藥量情況下，中國產(chǎn)品的混凝效果優(yōu)于國外產(chǎn)品。一般而言，按同一消費工藝，聚氯化鋁產(chǎn)品鹽基度越高，原材料單耗和本錢越低；在水處理中的同等投加量情況下，消耗水中堿度也越少。采用適當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)，液體聚氯化鋁的穩(wěn)定期可以到達(dá)1

12、年以上，不低于傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品。液體產(chǎn)品在不同枯燥過程中，鹽基度進(jìn)步2%4%左右。當(dāng)鹽基度進(jìn)步到85%以上時，要求有準(zhǔn)確的投料計算和工藝控制，固液別離難度也加大，因此要采用先進(jìn)的技術(shù)。3結(jié)論鹽基度是聚氯化鋁產(chǎn)品的最重要質(zhì)量指標(biāo)之一，也是最重要的消費控制參數(shù)。H、Al當(dāng)量比鹽基度與混凝效果和消費控制條件有較好的相關(guān)性，因此，鹽基度概念仍然具有實用價值。液體聚氯化鋁的鹽基度指標(biāo)，考慮到消費控制可行性、消費本錢和混凝效果，建議標(biāo)準(zhǔn)取值為45%90%。固體聚氯化鋁的鹽基度指標(biāo)，在液體的鹽基度取值根底上，考慮枯燥時鹽基度的升高，建議標(biāo)準(zhǔn)取值為45%95%。進(jìn)步聚氯化鋁產(chǎn)品的鹽基度，可大幅進(jìn)步消費和使用的經(jīng)濟(jì)效益。鹽基度從65%進(jìn)步到92%，消費原料本錢可降低20%，使用本錢可降低