論聚合氯化鋁鹽基度與混凝效果的關系
聚合氯化鋁(PAC)與傳統無機混凝劑的根本區別在于傳統無機混凝劑為低分子結晶鹽,而聚氯化鋁的結構由形態多變的多元羥基絡合物及聚合物組成,為無定形的無機高分子,因而聚氯化鋁表現出許多不同于傳統混凝劑的特異混凝功能。引起聚氯化鋁形態多變的基本成分是OH離子,衡量聚氯化鋁中OH離子的指標叫鹽基度(Basicity,縮寫為B),通常將鹽基度定義為聚氯化鋁分子中OH與Al的當量百分比[1、2]:B=[OH]/[Al]×100(%)。聚氯化鋁可理解為介于正鹽AlCl3和堿Al(OH)3之間的水解產物。一般,聚氯化鋁鹽基度在16.7%~83.3%范圍,日本標準的鹽基度為45%~65%。
除OH、Al當量比鹽基度外,尚有OH、Al摩爾比鹽基度,但應用不普遍。湯鴻霄首次在國內外提出了以形成函數F代替鹽基度B作為基本特征參數,定名為水解度B*,并認為水解度B*這一概念可以精確表達聚氯化鋁結構組成,并能反映整個水解動態過程。
根據工作實踐,OH、Al當量比鹽基度的概念在生產投料和生產應用中均有較好的指導作用,分析和計算較簡捷,具有較好的實用價值。我國聚氯化鋁生產所采用的原料和工藝不同于世界上其他國家,因而作為主要質量指標的鹽基度與國外有著較大的差異。
無論是固體還是液體聚氯化鋁,在同等加藥量情況下,中國產品的混凝效果優于國外產品。一般而言,按同一生產工藝,聚氯化鋁產品鹽基度越高,原材料單耗和成本越低;在水處理中的同等投加量情況下,消耗水中堿度也越少。采用適當的工藝技術,液體聚氯化鋁的穩定期可以達到1年以上,不低于傳統工藝產品。液體產品在不同干燥過程中,鹽基度提高2%~4%左右。當鹽基度提高到85%以上時,要求有精確的投料計算和工藝控制,固液分離難度也加大,因而要采用先進的技術。
結論
①鹽基度是聚氯化鋁產品的最重要質量指標之一,也是最重要的生產控制參數。
②OH、Al當量比鹽基度與混凝效果和生產控制條件有較好的相關性,因此,鹽基度概念仍然具有實用價值。
③液體聚氯化鋁的鹽基度指標,考慮到生產控制可行性、生產成本和混凝效果,建議標準取值為45%~90%。
④固體聚氯化鋁的鹽基度指標,在液體的鹽基度取值基礎上,考慮干燥時鹽基度的升高,建議標準取值為45%~95%。
⑤提高聚氯化鋁產品的鹽基度,可大幅提高生產和使用的經濟效益。鹽基度從65%提高到92%,生產原料成本可降低20%,使用成本可降低40%。