Einführung

Polyaluminiumchlorid (kurz PAC) hat seit seiner Einführung in den 1960er Jahren als effizienter und wirtschaftlicher anorganischer Hochmolekül-Flockungsmittel eine revolutionäre Rolle im Bereich der Wasseraufbereitung gespielt. Im Vergleich zu traditionellen Aluminiumsalzen hat PAC mit seiner einzigartigen chemischen Struktur und hervorragenden Leistung signifikante Vorteile in mehreren Bereichen wie der Trinkwasseraufbereitung, der Abwasserbehandlung und der industriellen Abwasserbehandlung gezeigt und ist zu einem unverzichtbaren und wichtigen Bestandteil der modernen Wasseraufbereitungstechnologie geworden.

Die chemischen Eigenschaften und Vorteile von PAC

PAC ist ein Hydrolyseprodukt zwischen AlCl₃ und Al(OH)₃, und seine allgemeine chemische Formel ist [Al₂(OH)ₙCl₆ ₙ ₙ]ₘ, wobei n 1-5 und m≤10 ist. Diese spezielle Struktur verleiht PAC viele hervorragende Eigenschaften:

Hohe Ladungsdichte: Das PAC-Molekül enthält eine große Anzahl hochgeladenen polynuklearen Hydroxylkomplexe, die die Oberflächenladung von kolloidalen Partikeln effektiver neutralisieren können.

Stabile Polymerisationsform: PAC liegt in einer vorpolymerisierten Form vor und durchläuft während der Hydrolyse nicht den komplexen Umwandlungsprozess vom Monomer zum Polymer wie traditionelle Aluminiumsalze.

Ein breites pH-Anpassungsvermögen: Der optimale pH-Bereich für traditionelle Aluminiumsalze liegt bei 6,0-7,5, während PAC innerhalb des Bereichs von 5,0-9,0 eine gute Flockungseffekt aufrechterhalten kann.

Niedertemperatur-Anpassungsfähigkeit: Es kann auch bei niedrigen Temperaturen und in wassertiefen mit geringer Trübung eine hohe Flockungseffizienz aufrechterhalten, wodurch das Problem des Rückgangs der Behandlungseffizienz traditioneller Aluminiumsalze im Winter gelöst wird.

Die Anwendung von PAC in der Trinkwasseraufbereitung

Der Beitrag von PAC bei der Trinkwasseraufbereitung spiegelt sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten wider:

Hervorragende Trübungseffekte: Forschungen zeigen, dass zur Erreichung des gleichen Abwassertrübungstandards die Dosierung von PAC im Vergleich zu traditionellem Aluminiumsulfat um 30%-50% reduziert werden kann, die gebildeten Flocken sind dicht und die Sedimentationsgeschwindigkeit ist 20%-30% schneller.

Hohe Entfernung von organischen Schadstoffen: PAC hat eine bemerkenswerte Entfernungseffizienz für organische Substanzen im Wasser, insbesondere für gelöstes organisches Kohlenstoff (DOC), und seine Entfernung von Trihalomethan-Vorläufern (THMFP) ist 15%-25% höher als die von traditionellen Aluminiumsalzen.

Ausgezeichnete Kontrolle von verbleibendem Aluminium: Nach der Behandlung mit traditionellen Aluminiumsalzen liegt die Konzentration von verbleibendem Aluminium im Wasser normalerweise zwischen 0,2 und 0,5 mg/L, während sie nach der PAC-Behandlung unter 0,1 mg/L kontrolliert werden kann, was das potenzielle Risiko von Aluminium für die menschliche Gesundheit erheblich verringert.

Starke Fähigkeit, mit plötzlicher Verschmutzung umzugehen: Bei der Behandlung von plötzlichem Rohwasser mit hoher Trübung zeigt PAC eine schnelle Reaktion und stabile Abwasserqualität, die die Sicherheit der Wasserversorgung gewährleistet.

Durchbrüche von PAC in der Abwasserbehandlung

PAC zeigt auch einen einzigartigen Wert im Bereich der Abwasserbehandlung:

Verbesserte Phosphorentfernungseffizienz: Die hochgeladenen Al₁₃-Spezies in PAC können stabile Niederschläge mit Phosphat bilden, und die Gesamtrate der Phosphorentfernung kann über 90 % erreichen, was den zunehmend strengen Emissionsstandards entspricht.

Reduzierte Schlammproduktion: Im Vergleich zu traditionellen Aluminiumsalzen wird das Volumen des durch die Verwendung von PAC erzeugten Schlamms um 20 % bis 30 % reduziert, was die Kosten für die Schlammbehandlung und -entsorgung senkt.

Schwermetall-Kopräzipitation: PAC kann effektiv Schwermetallionen wie Cd, Pb und Cu in Abwasser erfassen und durch Kopräzipitation eine tiefgehende Entfernung erreichen.

Ausgezeichnete Farbabtrennung: Für gefärbtes Abwasser wie Druck- und Färbewasser kann die Entfärbungsrate von PAC 85%-95% erreichen, was deutlich besser ist als die von traditionellen Flockungsmitteln.

Der besondere Beitrag von PAC in der industriellen Abwasserbehandlung

Als Reaktion auf die Eigenschaften verschiedener industrieller Abwässer hat PAC gezielte Behandlungseffekte gezeigt:

Papierherstellungsabwasser: Effektive Entfernung von kolloidalen Substanzen und anionischen Abfällen im Abwasser, und Erhöhung der COD-Entfernungsrate um 30% bis 40%.

Lebensmittelverarbeitungsabwasser: Es hat eine gute Entfernungseffekt auf Proteine, Öle und andere Substanzen in hochkonzentriertem organischen Abwasser und verursacht keine sekundäre Verschmutzung.

Petrochemisches Abwasser: Es kann effektiv emulgierte Ölsubstanzen demulgieren und entfernen, mit einer Ölentfernungsrate von über 95%.

Pharmaabwasser: Für Abwasser, das refraktäre organische Stoffe enthält, kann die kombinierte Verwendung von PAC und biochemischen Prozessen die Gesamteffizienz der Behandlung erheblich steigern.

Die umweltfreundlichen Eigenschaften von PAC

Die Anwendung von PAC in der Wasseraufbereitung zeigt auch erhebliche Umweltvorteile:

Geringe pH-Auswirkung: Der pH-Wert des Gewässers ändert sich nach der Verwendung nur wenig, wodurch der Verbrauch von Chemikalien für die nachfolgende Neutralisation und Regulierung reduziert wird.

Geringe Korrosivität: Im Vergleich zu traditionellen Aluminiumsalzen hat PAC die Korrosivität gegenüber Geräten erheblich reduziert, wodurch die Lebensdauer der Behandlungsanlagen verlängert wird.

Transport- und Lagernsicherheit: Flüssiges PAC hat eine gute Stabilität und neigt nicht zur Ausfällung, während festes PAC eine geringe Hygroskopizität aufweist, was den Transport und die Lagerung erleichtert.

Niedrige Gesamtkosten: Obwohl der Stückpreis relativ hoch ist, kann unter Berücksichtigung mehrerer Faktoren wie der Dosierung und der Schlammbehandlung die Gesamtkosten für die Behandlung um 15 % bis 25 % gesenkt werden.

Technologische Innovation und Entwicklungstrends

PAC-Technologie innoviert und entwickelt sich weiterhin ständig:

Verbund-PAC: Das Verbund-PAC-Produkt, das durch die Einführung von Elementen wie Eisen und Silizium entwickelt wurde, hat seinen Anwendungsbereich und die Behandlungseffekte weiter erweitert.

Hochreines und hochalkalisches PAC: Hochwertiges PAC, das durch ein spezielles Verfahren hergestellt wird, mit einem Al₁₃-Gehalt von über 70 %, bietet noch herausragendere Behandlungseffekte.

Anwendung der Nanotechnologie: Die Forschung zu nanoskaligem PAC bietet neue Ideen für die fortschrittliche Behandlung von leicht verschmutzten Gewässern.

Intelligentes Dosiersystem: Die PAC intelligente Dosiertechnologie, die auf der Online-Wasserqualitätsüberwachung basiert, hat präzises Dosieren und optimierte Kontrolle erreicht.

Schlussfolgerung

Als eine bedeutende Innovation in der Wasseraufbereitungstechnologie wurde PAC weltweit aufgrund seiner Eigenschaften von hoher Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit weit verbreitet. Es verbessert nicht nur das Niveau der Gewährleistung der Wasserqualitätssicherheit und senkt die Behandlungskosten, sondern fördert auch den technologischen Fortschritt in der gesamten Wasseraufbereitungsindustrie. Mit zunehmend strengen Anforderungen an den Umweltschutz und der Verschärfung der Wasserknappheitsprobleme wird PAC und seine Derivate weiterhin eine Schlüsselrolle im Bereich der Wasseraufbereitung spielen und größere Beiträge zur Verbesserung der menschlichen Wasserumwelt und zur nachhaltigen Entwicklung leisten. In Zukunft werden weitere Innovationen in der PAC-Technologie mit den Anforderungen an intelligente und präzise Wasseraufbereitung kombiniert, was eine neue Ära der Wasseraufbereitungstechnologie einleitet.