碱式氯化铝是水处理中常用的化学药剂,是一种无机高分子的高价聚合电解质混凝剂,可视为介于三氯化铝和氢氧化铝之间的一种中间水解产物。我国碱式氯化铝的研究、生产和应用工作发展十分迅速。其应用范围从给水净化发展到废水处理,以及其他行业。
天然水体中常含有泥沙、粘土、腐殖质等悬浮物和胶体杂质及细菌、真菌、藻类、病毒等微生物,它们在水中有一定的稳定性,是造成水体混浊、颜色和异味的主要原因。这些过多的有机物等进入离子交换器,污染树脂,降低树脂的交换容量,甚至影响除盐系统的出水水质。
混凝处理、沉降澄清和过滤处理,就是以除去这些杂质为主要目的,使水中悬浮物的含量降至5mg/L以下,即得到澄清水。这称为水的预处理。经过预处理后的水,再用离子交换的方法除去水中溶解性的盐类及用加热或抽真空或鼓风的方法除去水中溶解性的气体,方可作为锅炉用水。如不首先除去这些杂质,后续处理(除盐)将无法进行。因此,水的混凝处理是水处理工艺流程中的一个重要环节。
通常采取的预处理工艺流程为:原水→混凝→沉淀澄清→过滤。其中混凝操作步骤常采用混凝剂为碱式氯化铝、聚合硫酸铁、硫酸铝、三氯化铁等。以下主要介绍碱式氯化铝的应用。
碱式氯化铝在我国是从20世纪70年代开始广泛研制起来的,碱式氯化铝又名聚合氯化铝或羟基氯化铝。它是以铝灰或铝矿物作为原料,在高温和一定压力下用碱与铝反应产生的聚合物原料和生产工艺不同,产品的规格也不一样。碱式氯化铝的分子式一般为[Al2(OH)nCl6-n]m,其中n可取1到5中间的任何整数,m则为簇10的整数。碱式氯化铝有固体和液体两种。
混凝剂能对水中胶体粒子的产生混凝作用主要是三种作用:电性中和、吸附架桥和卷扫作用。这三种作用究竟以何者为主,取决于混凝剂种类和投加量、水中胶体粒子的性质、含量以及水的pH值等。碱式氯化铝作用机理与硫酸铝相似,硫酸铝在水中的行为就是指Al3+产生各种水解物种的过程。
碱式氯化铝可看成氯化铝在一定的条件下经水解、聚合逐步转化成Al(OH)3沉淀物过程中的各种中间产物。它是以各种聚合物种和Al(OH)a(5)的形式直接存在水中,不再出现Al3+的水解过程。