聚合氯化铝盐的原理

聚合氯化铝盐的原理

　　聚合氯化铝（PAC）的原理主要基于其化学特性和水解过程，通过电中和、吸附架桥、压缩双电层及沉淀物网捕等作用，实现对水中悬浮物、胶体及溶解性污染物的去除。

　　一、化学组成与形态

　　基本结构：PAC是介于AlCl₃和Al(OH)₃之间的水溶性无机高分子聚合物，化学通式为[Al₂(OH)ₙCl₆₋ₙ]ₘ。

　　形态特征：具有Keggin结构的高电荷聚合环链体，对水中胶体和颗粒物具有高度电中和及桥联作用。

　　二、作用原理

　　电中和作用：

　　PAC水解后产生多种高价阳离子（如Al³⁺），与污水中带负电荷的胶体颗粒发生电中和反应，破坏胶体稳定性，促使颗粒聚集。

　　例如，Al³⁺水解生成Al(OH)₃胶体，其表面带正电荷，可中和水中胶体颗粒的负电荷，降低胶体间的静电斥力。

　　吸附架桥作用：

　　PAC分子链上的羟基与污染物表面结合，形成“长链”结构，吸附多个颗粒并形成大絮体。

　　高分子絮凝剂通过线性结构与胶粒表面化学基团反应，桥连多个胶粒，促进絮凝。

　　压缩双电层作用：

　　胶体颗粒表面双电层中的扩散层因反离子作用被压缩，ξ电位降低，胶体颗粒相互靠近，体系发生快速凝聚絮凝。

　　当水中电解质浓度增加到某一数值时，胶体颗粒相互靠近，体系发生快速凝聚絮凝作用。

　　沉淀物网捕作用：

　　生成的氢氧化铝胶体在沉降过程中形成网状结构，进一步捕获微小颗粒，加速固液分离。

　　例如，Al(OH)₃胶体在沉降时形成网状结构，网捕水中的胶体和悬浮颗粒。

　　三、水解过程

　　PAC溶于水后，Al³⁺进行一系列水解反应：

　　Al³⁺+H₂O→Al(OH)²⁺+H⁺

　　Al(OH)²⁺+H₂O→Al(OH)₂⁺+H⁺

　　Al(OH)₂⁺+H₂O→Al(OH)₃↓+H⁺

　　水解产物Al(OH)₃胶体具有较大的表面积和吸附能力，通过架桥作用连接水中的杂质，形成矾花。

　　四、应用优势

　　高效性：絮凝体形成快、沉降速度快，比传统产品处理能力大。

　　适应性：适用pH值范围宽（pH 5.0-9.0），对管道设备无腐蚀性。

　　经济性：净水成本低，消耗水中碱度低于无机絮凝剂，可减少制水成本。

　　多功能性：可强力去除微有毒物及重金属离子，净化后的水质优于硫酸铝絮凝剂。