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聚合氯化鋁（PAC），簡稱聚鋁，是介于AlCl₃和Al(OH)₃之間的一種水溶性無機高分子聚合物，化學通式為[Al2(OH)nCl6-n]m，其中m代表聚合程度，n表示聚合氯化鋁產品的中性程度，n=1~5為具有Keggin結構的高電荷聚合環(huán)鏈體，對水中膠體和顆粒物具有高度電中和及橋聯(lián)作用，并可強力去除有毒物及重金屬離子，性狀穩(wěn)定，常作為新興凈水材料、混凝劑，被廣泛應用于飲用水、工業(yè)廢水和城市污水的凈化處理中 。
聚合氯化鋁，其類型分為飲用水用和工業(yè)水用2種，分別執(zhí)行不同的相關標準，外觀顏色呈黃色或淡黃色、深褐色、深灰色，形態(tài)分為液體和固體2種。該產品有較強的架橋吸附性能，在水解過程中，伴隨發(fā)生凝聚、吸附和沉淀等物理化學過程。聚合氯化鋁與傳統(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晶鹽，而聚合氯化鋁的結構由形態(tài)多變的多元羧基絡合物組成，絮凝沉淀速度快，適用pH值范圍寬，對管道設備無腐蝕性，凈水效果明顯，能有效去除水中色質SS、COD、BOD及砷、汞等重金屬離子。該產品廣泛用于飲用水、工業(yè)用水和污水處理領域 。
中文：名聚合氯化鋁 
外文名：Polyaluminum chloride；Polybasic aluminum chloride；Aluminum polyhydroxychloride 
別    名：PAC、聚鋁、聚氯化鋁、多氯化鋁、羥基氯化鋁、堿式氯化鋁
化學式：[Al₂(OH)_nCl_6-n]_m
CAS登錄號：1327-41-9 
EINECS登錄號：215-477-2 
水溶性：易溶于水
外    觀：無色或黃色樹脂狀固體。其溶液為無色或黃褐色透明液體，有時因含雜質而呈灰黑色黏液
應    用：水處理
安全性描述：S26；S36
危險性符號：Xi 
危險性描述：R36/37/38 
溶解性：易溶于水及稀酒精，不溶于無水酒精及甘油
理化性質
物理性質
1. 聚合氯化鋁具有吸附、凝聚、沉淀等性能，其穩(wěn)定性差，有腐蝕性，如不慎濺到皮膚上要立即用水沖洗干凈。
2. 聚合氯化鋁具有噴霧干燥穩(wěn)定性好、適應水域寬、水解速度快、吸附能力強、形成礬花大、質密沉淀快、出水濁度低、脫水性能好等優(yōu)點。用噴霧干燥產品可保證安全性，減少水事故，對居民飲用水非常安全可靠。因此，聚合氯化鋁，又被簡稱為高效聚氯化鋁、高效聚合氯化鋁或高效級噴霧干燥聚合氯化鋁 。聚合氯化鋁適用于各種濁度的原水，pH適用范圍廣，但是和聚丙烯酰胺相比，其沉降效果遠不如聚丙烯酰胺。
3. 外觀及顏色：聚合氯化鋁常見的固體為黃色、淡黃色或白色的粉末或顆粒，顏色的深淺主要與其原料和制備過程有關。其顏色的變化主要與其中的鐵離子雜質有關，純度較高時顏色較淺。白色聚合氯化鋁因為被稱為高純無鐵白色聚合氯化鋁，或食品級白色聚合氯化鋁，與其它聚氯化鋁相比是品質最高的產品，可用于造紙施膠劑，制糖脫色澄清劑、鞣革、醫(yī)藥、化妝品和精密鑄造及水處理等多個領域。黃色聚合氯化鋁的原材料是鋁酸鈣粉、鹽酸、鋁礬土，主要用于污水處理和飲用水處理方面，用于飲用水處理的原材料是氫氧化鋁粉、鹽酸，還有少許的鋁酸鈣粉，采取的工藝是板框壓濾工藝或噴霧干燥工藝。棕褐色聚合氯化鋁的原材料是鋁酸鈣粉、鹽酸、鋁礬土還有鐵粉。液體聚合氯化鋁通常呈淡黃色至無色透明的液體，濃度一般為10%-20%，其顏色和濃度的不同是由氯化鋁的聚合程度和酸度決定的。
化學性質
1. 聚合氯化鋁的鹽基度是聚鋁中相對重要的指標，特別是針對飲用水級別的聚鋁產品。鹽基度越低，其價格越高，各采購商可以根據(jù)廠家的實際情況來操作。另外不同原材料，不同工藝生產處理的聚合氯化鋁產品的鹽基度也是不同，這就需要廠家來進行調整。提高聚氯化鋁產品的鹽基度，可大幅提高生產和使用的經(jīng)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% 。
2. 聚合氯化鋁溶膠中存在的聚合物形態(tài)主要有:單體Al3+，Al(OH)2+，Al(OH)2+，二聚體Al2(OH)24+，聚十三鋁[AlO4Al12(OH)24·（H2O）127+(簡稱A113)及更高聚合度的聚合鋁離子等，各形態(tài)在一定條件下可以相互轉化，其化學通式為[Al2(OH)nCl6-n]m(n為1到5范圍內的整數(shù)；m為聚合度,整數(shù),m≤10) [8]。其聚合度和分子量目前尚不能進行準確測定，通常以鹽基度B(B為聚合鋁中的羥基與3倍鋁離子的摩爾比)作為衡量指標。
制備方法
聚合氯化鋁的合成方法有很多種，按照原材料的不同，可分為金屬鋁法、活性氫氧化鋁法、三氧化二鋁法、氯化鋁法、堿溶法等 。
①金屬鋁法。采用金屬鋁法合成聚合氯化鋁的原料主要為鋁加工的下腳料，如鋁屑、鋁灰和鋁渣等。由鋁灰按一定配比在攪拌下緩慢加入鹽酸進行反應，經(jīng)熟化聚合、沉降制得液體聚合氯化鋁，再經(jīng)稀釋過濾，濃縮，干燥制得。在工藝上可分為酸法、堿法、中和法3種。酸法主要是用HCl，產品質量不易控制；堿法生產工藝難度較高，設備投資較大且用堿量大，pH值控制費原料，成本較高；用的最多的是中和法，只要控制好配比，一般都能達到國家標準。
②氫氧化鋁法。氫氧化鋁粉純度比較高，合成的聚合氯化鋁重金屬等有毒物質含量低，一般采用加熱加壓酸溶的生產工藝。這種工藝比較簡單，原料純度較高，且生成的聚合氯化鋁對水質的影響較小，但生產的聚合氯化鋁的鹽基度較低，因此一般采用氫氧化鋁加溫加壓酸溶再加上鋁酸鈣礦粉中和兩道工序。
③三氧化鋁法。含三氧化二鋁的原料主要有三水鋁石、鋁釩土、高嶺土、煤矸石等。該生產工藝可分為兩步：第一步是得到結晶氯化鋁，第二步是通過熱解法或中和法得到聚合氯化鋁。
④氯化鋁法。采用氯化鋁粉為原料，加工聚合氯化鋁。這種方法應用最為普遍?？捎媒Y晶氯化鋁于170℃進行沸騰熱解，加水熟化聚合，再經(jīng)固化、干燥制得。
⑤堿溶法。先將鋁灰與氫氧化鈉反應得到鋁酸鈉溶液，再用鹽酸調pH值，制得聚合氯化鋁溶液。這種方法制得的產品顏色外觀較好，不溶物較少，但氯化鈉含量高，原材料消耗高，溶液氧化鋁含量低，工業(yè)化生產成本較大。
應用領域
1.水處理領域
聚合氯化鋁最廣泛的應用領域是水處理，特別是飲用水、污水以及工業(yè)廢水的凈化。由于其優(yōu)異的絮凝性能和較低的使用成本，聚合氯化鋁在城市供水、工業(yè)廢水、生活污水、河道水等水質處理中的應用十分廣泛。
應用方式：
飲用水處理：聚合氯化鋁作為絮凝劑，可以有效去除水中的懸浮物、膠體顆粒、重金屬離子以及其他有害物質。其優(yōu)點是絮凝效果顯著，能夠在低劑量下達到較好的處理效果。
污水處理：聚合氯化鋁用于去除工業(yè)廢水和生活污水中的有害物質，如油污、染料、石油類物質以及其他有機污染物。由于其高效的去除能力，聚合氯化鋁常常作為絮凝劑與其他水處理藥劑（如助凝劑、絮凝輔助劑）共同使用。
河道水處理：在水體富營養(yǎng)化及水質惡化的情況下，聚合氯化鋁可以用來處理河道水中的水華和有害物質，改善水體的水質。
2.工業(yè)廢水處理
在許多工業(yè)生產過程中，廢水中往往含有大量的懸浮物、油污、重金屬離子等污染物，傳統(tǒng)的化學處理方法常常難以滿足環(huán)境保護要求。聚合氯化鋁作為一種強效絮凝劑，廣泛應用于工業(yè)廢水的處理。
應用方式：
紙漿和造紙行業(yè)：在造紙廢水處理中，聚合氯化鋁能夠有效去除水中的懸浮物、紙漿纖維以及表面活性劑等污染物，降低COD（化學需氧量）和BOD（生物需氧量）。
化學工業(yè)：在化工生產過程中，廢水中往往含有酸、堿、鹽和金屬離子等污染物，聚合氯化鋁能夠有效地將這些污染物通過絮凝作用去除，減少水體的污染。
食品工業(yè)：如糖廠和酒廠等食品加工行業(yè)的廢水處理中，聚合氯化鋁能夠去除懸浮物、色度以及油脂等。
3. 紙張生產
在紙張生產過程中，聚合氯化鋁不僅可以作為絮凝劑用于廢水處理，還可以用于生產過程中紙漿的凈化和廢水的回收利用。
4. 食品和飲料行業(yè)
聚合氯化鋁在食品和飲料行業(yè)的應用主要體現(xiàn)在清澈化和去除不溶性物質，尤其是在果汁、飲料以及其他液體食品的生產過程中。
應用方式：
果汁澄清：在果汁的生產過程中，聚合氯化鋁可用于去除果汁中的懸浮顆粒、渾濁物和部分溶解性物質，使果汁更加透明。
飲料凈化：聚合氯化鋁用于飲料的澄清處理，去除其中的雜質和色素，改善飲料的外觀和口感。
5. 農業(yè)領域
聚合氯化鋁在農業(yè)中的應用主要體現(xiàn)在土壤改良和灌溉水的凈化方面。
應用方式：
土壤改良：聚合氯化鋁可用于農業(yè)中土壤的酸化調節(jié)。通過調節(jié)土壤的酸堿度，改善作物生長環(huán)境，提高農作物的產量。
灌溉水凈化：在灌溉水處理中，聚合氯化鋁能夠有效去除水中的懸浮物、細菌等，保證灌溉水的清潔度。
6. 石油化工領域
在石油化工領域，聚合氯化鋁被廣泛應用于石油提煉過程中，用于去除油品中的雜質和水分，提高石油的品質。
應用方式：
石油脫水：聚合氯化鋁可用于石油產品的脫水，去除油品中的水分，提高產品的質量。
儲存運輸
聚合氯化鋁的包裝以及注意事項
⒈外用塑料編織袋，內有塑料薄膜套裝，每袋凈重25kg，還可根據(jù)用戶要求改裝，另有液體聚合氯化鋁銷售。
⒉該品禁止與有毒物品混裝、運輸及儲存，產品應存放在室內干燥、通風、陰涼處，且勿受潮。
⒊裝卸時要小心輕放，固體產品貯存期一年。
儲存
1.儲存于陰涼、通風的庫房。
2.庫溫不宜超過37°C。
3.應與氧化劑、食用化學品分開存放，切忌混儲（禁配物參見第10部分）。
4.保持容器密封。
5.遠離火種、熱源。
6.庫房必須安裝避雷設備。
7.排風系統(tǒng)應設有導除靜電的接地裝置。
8.采用防爆型照明、通風設置。
9.禁止使用易產生火花的設備和工具。
10.儲區(qū)應備有泄漏應急處理設備和合適的收容材料。
運輸
1.液體聚合氯化鋁是未干燥的形態(tài)，有不用稀釋，裝卸使用方便，價格相對便宜的優(yōu)點，缺點是運輸需要罐車，單位運輸成本增加（每噸固體相當于2-3噸液體），比較適合于100公里內的用戶。
2.固體聚合氯化鋁是液體聚合氯化鋁干燥后的形態(tài)，有運輸方便的優(yōu)點，不需要罐車，缺點是使用時還需要稀釋，增加工作強度。
凈水原理
壓縮雙電層
膠團雙電層的構造決定了在膠粒表面處反離子的濃度最大，隨著膠粒表面向外的距離越大則反離子濃度越低，最終與溶液中離子濃度相等。當向溶液中投加電解質，使溶液中離子濃度增高，則擴散層的厚度減小。
當兩個膠?；ハ嘟咏鼤r，由于擴散層厚度減小，ξ電位降低，因此它們互相排斥的力就減小了，也就是溶液中離子濃度高的膠間斥力比離子濃度低的要小。膠粒間的吸力不受水相組成的影響，但由于擴散減薄，它們相撞時的距離就減小了，這樣相互間的吸力就大了?？梢娖渑懦馀c吸引的合力由斥力為主變成以吸力為主（排斥勢能消失了），膠粒得以迅速凝聚。這個機理能較好地解釋港灣處的沉積現(xiàn)象，因淡水進入海水時，鹽類增加，離子濃度增高，淡水挾帶膠粒的穩(wěn)定性降低，所以在港灣處粘土和其它膠體顆粒易沉積。
根據(jù)這個機理，當溶液中外加電解質超過發(fā)生凝聚的臨界凝聚濃度很多時，也不會有更多超額的反離子進入擴散層，不可能出現(xiàn)膠粒改變符號而使膠粒重新穩(wěn)定的情況。這樣的機理是藉單純靜電現(xiàn)象來說明電解質對膠粒脫穩(wěn)的作用，但它沒有考慮脫穩(wěn)過程中其它性質的作用(如吸附)，因此不能解釋復雜的其它一些脫穩(wěn)現(xiàn)象，例如三價鋁鹽與鐵鹽作混凝劑投量過多，凝聚效果反而下降，甚至重新穩(wěn)定；又如與膠粒帶同電號的聚合物或高分子有機物可能有好的凝聚效果：等電狀態(tài)應有最好的凝聚效果，但往往在生產實踐中ξ電位大于零時混凝效果卻最少等。
實際上在水溶液中投加混凝劑使膠粒脫穩(wěn)現(xiàn)象涉及到膠粒與混凝劑，膠粒與水溶液，混凝劑與水溶液三個方面的相互作用，是一個綜合的現(xiàn)象。
吸附電中和
吸附電中和作用指粒表面對異號離子，異號膠?；蜴湢铍x分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了它的部分電荷，減少了靜電斥力，因而容易與其它顆粒接近而互相吸附。此時靜電引力常是這些作用的主要方面，但在不少的情況下，其它的作用了超過靜電引力。
舉例來說，用Na與十二烷基銨離子（C12H25NH）去除帶負電荷的碘化銀溶液造成的濁度，發(fā)現(xiàn)同是一價的有機胺離子脫穩(wěn)的能力比Na大得多，Na過量投加不會造成膠粒再穩(wěn)，而有機胺離子則不然，超過一定投置時能使膠粒發(fā)生再穩(wěn)現(xiàn)象，說明膠粒吸附了過多的反離子，使原來帶的負電荷轉變成帶正電荷。鋁鹽、鐵鹽投加量高時也發(fā)生再穩(wěn)現(xiàn)象以及帶來電荷變號。上面的現(xiàn)象用吸附電中和的機理解釋是很合適的。
吸附架橋作用
吸附架橋作用機理主要是指高分子物質與膠粒的吸附與橋連。還可以理解成兩個大的同號膠粒中間由于有一個異號膠粒而連接在一起。高分子絮凝劑具有線性結構，它們具有能與膠粒表面某些部位起作用的化學基團，當高聚合物與膠粒接觸時，基團能與膠粒表面產生特殊的反應而相互吸附，而高聚物分子的其余部分則伸展在溶液中，可以與另一個表面有空位的膠粒吸附，這樣聚合物就起了架橋連接的作用。假如膠粒少，上述聚合物伸展部分粘連不著第二個膠粒，則這個伸展部分遲早還會被原先的膠粒吸附在其他部位上，這個聚合物就不能起架橋作用了，而膠粒又處于穩(wěn)定狀態(tài)。高分子絮凝劑投加量過大時，會使膠粒表面飽和產生再穩(wěn)現(xiàn)象。已經(jīng)架橋絮凝的膠粒，如受到劇烈的長時間的攪拌，架橋聚合物可能從另一膠粒表面脫開，重又卷回原所在膠粒表面，造成再穩(wěn)定狀態(tài)。
聚合物在膠粒表面的吸附來源于各種物理化學作用，如范德華引力、靜電引力、氫鍵、配位鍵等，取決于聚合物同膠粒表面二者化學結構的特點。這個機理可解釋非離子型或帶同電號的離子型高分子絮凝劑能得到好的絮凝效果的現(xiàn)象。
網(wǎng)捕機理 
當金屬鹽（如硫酸鋁或氯化鐵）或金屬氧化物和氫氧化物（如石灰）作凝聚劑時，當投加量大得足以迅速沉淀金屬氫氧化物［如Al(OH)3、Fe(OH)3、Mg(OH)2］或金屬碳酸鹽（如CaCO3）時，水中的膠?？杀贿@些沉淀物在形成時所網(wǎng)捕。當沉淀物是帶正電荷（Al(OH)3及Fe(OH)3在中性和酸性pH范圍內）時，沉淀速度可因溶液中存在陰離子而加快，例如硫酸根離子。此外水中膠粒本身可作為這些金屬氧氧化物沉淀物形成的核心，所以凝聚劑最佳投加量與被除去物質的濃度成反比，即膠粒越多，金屬凝聚劑投加量越少。
性能
a、凈化后的水質優(yōu)于硫酸鋁絮凝劑，凈水成本與之相比低15－30%。
b、絮凝體形成快、沉降速度快，比硫酸鋁等傳統(tǒng)產品處理能力大。
c、消耗水中堿度低于各種無機絮凝劑，因而可不投或少投堿劑。
d、適應的源水pH5.0-9.0范圍均可凝聚。
e、腐蝕性小，操作條件好。
f、溶解性優(yōu)于硫酸鋁。
g、處理水中鹽分增加少，有利于離子交換處理和高純制水。
h、對源水溫度的適應性優(yōu)于硫酸鋁等無機絮凝劑。
使用方法
將固體產品按1：3加水溶解為液體后，再加10-30倍清水稀釋成所需濃度后使用。投加的最佳pH值為3.5-5.0，選擇最佳pH值投加，可以發(fā)揮混凝的最大效益。用量可根據(jù)原水的不同渾濁度，測定最佳投藥量，一般原水濁度在100-500mg/L時，每千噸投加量為10-20kg。原水濁度高時，投藥量適當增加，濁度低時，投藥量可以適當減少。
農村使用，可將藥劑投入水缸內，攪拌均勻，靜置，上清液即可使用，每50公斤加入本藥劑l克左右。如將本藥劑和該公司生產的高分子絮凝劑結合使用，則效果更佳。投藥可將該公司生產陰離子聚丙烯酰胺或陽離子聚丙烯酰胺同聚合氯化鋁一起溶解成復合絮凝劑后使用或者先將聚合氯化鋁加入被處理水體形成凝聚體，后加入該公司生產的陰離子聚丙烯酰胺吸附架橋成大的絮凝體。
聚合氯化鋁在不同水質中的投加量：
一、在低濁度水中，將固體的聚合氯化鋁產品按照1：3比例（重量比）加自來水稀釋，并且攪拌至完全溶解。
二、在生活、生產用污水中，參照每噸污水先投加30g左右的聚合氯化鋁產品。然后投加稀釋之后的聚丙烯酰胺產品。(如果效果不明顯，請酌情減少或增加產品投加量。)
三、在造紙廠污水處理中，采用低濁度水的投放比例配置，如效果不明顯可在酌量添加。
四、原水濁度在100-500mg/L時，投加量為5-10mg即每千噸水投量為5-10kg，用前最好根據(jù)水質特性進行小試，選出最佳值，然后投用。
混凝過程
⒈凝聚階段：是藥液注入混凝池與原水快速混凝在極短時間內形成微細礬花的過程，此時水體變得更加渾濁，它要求水流能產生激烈的湍流。燒杯實驗中宜快速（250-300轉/分）攪拌10-30S，一般不超過2min。
⒉絮凝階段：是礬花成長變粗的過程，要求適當?shù)耐牧鞒潭群妥銐虻耐Ａ魰r間（10-15min），至后期可觀察到大量礬花聚集緩緩下沉，形成表面清晰層 [14]。燒杯實驗先以150轉/分攪拌約6分鐘，再以60轉/分攪拌約4分鐘至呈懸浮態(tài)。
⒊沉降階段 ：它是在沉降池中進行的絮凝物沉降過程，要求水流緩慢，為提高效率一般采用斜管（板式）沉降池（最好采用氣浮法分離絮凝物），大量的粗大礬花被斜管（板）壁阻擋而沉積于池底，上層水為澄清水，剩下的粒徑小、密度小的礬花一邊緩緩下降，一邊繼續(xù)相互碰撞結大，至后期余濁基本不變。燒杯實驗宜以20-30轉/分慢攪5分鐘，再靜沉10分鐘，測余濁。
⒋強化過濾，主要是合理選用濾層結構和助濾劑，以提高濾池的去除率，它是提高水質的重要措施。
⒌應用于環(huán)保、工業(yè)廢水的處理，使用方法與制水廠大體相同，對高色度、高COD、BOD的原水處理，輔以助劑作用效果甚佳。
⒍采用化學混凝法的企業(yè)，原用的設備無需作大的改造，只需增設溶礬池即可使用該產品。
⒎本產品須保存在干燥、防潮、避熱的地方。
⒏本產品必須溶解才能使用，溶解設備和加藥設施應采用耐腐蝕材料。