Introducción

El cloruro de polialuminio (PAC, por sus siglas en inglés), como un floculante inorgánico de alto peso molecular eficiente y económico, ha desempeñado un papel revolucionario en el campo del tratamiento de agua desde su introducción en la década de 1960. En comparación con las sales de aluminio tradicionales, el PAC, con su estructura química única y excelente rendimiento, ha demostrado ventajas significativas en múltiples campos como el tratamiento de agua potable, el tratamiento de aguas residuales y el tratamiento de aguas residuales industriales, y se ha convertido en un componente indispensable e importante de la tecnología moderna de tratamiento de agua.

Las propiedades químicas y ventajas del PAC

PAC es un producto de hidrólisis entre AlCl₃ y Al(OH)₃, y su fórmula química general es [Al₂(OH)ₙCl₆ ₙ ₙ]ₘ, donde n es 1-5 y m≤10. Esta estructura especial otorga a PAC muchas características excelentes:

Alta densidad de carga: La molécula de PAC contiene un gran número de complejos hidroxilo polinucleares altamente cargados, que pueden neutralizar de manera más efectiva la carga superficial de las partículas coloidales.

Forma de polimerización estable: PAC existe en una forma pre-polimerizada y no sufre el complejo proceso de transformación de monómero a polímero como las sales de aluminio tradicionales durante la hidrólisis.

Un amplio rango de adaptabilidad de pH: El rango de pH óptimo para las sales de aluminio tradicionales es de 6.0-7.5, mientras que el PAC puede mantener un buen efecto de floculación dentro del rango de 5.0-9.0.

Adaptabilidad a bajas temperaturas: Puede mantener una alta eficiencia de floculación en cuerpos de agua de baja temperatura y baja turbidez, resolviendo el problema de la disminución en el efecto de tratamiento de las sales de aluminio tradicionales en invierno.

La aplicación de PAC en el tratamiento de agua potable

La contribución de PAC en el tratamiento de agua potable se refleja principalmente en los siguientes aspectos:

Efecto sobresaliente de eliminación de turbidez: Las investigaciones muestran que para alcanzar el mismo estándar de turbidez del efluente, la dosis de PAC se puede reducir en un 30%-50% en comparación con el sulfato de aluminio tradicional, los flóculos formados son densos y la velocidad de sedimentación es un 20%-30% más rápida.

Alta tasa de eliminación de contaminantes orgánicos: PAC tiene un efecto notable de eliminación sobre la materia orgánica en el agua, especialmente el carbono orgánico disuelto (DOC), y su tasa de eliminación de precursores de trihalometano (THMFP) es un 15%-25% más alta que la de las sales de aluminio tradicionales.

Excelente control del aluminio residual: Después del tratamiento tradicional con sales de aluminio, la concentración de aluminio residual en el agua suele estar entre 0.2 y 0.5mg/L, mientras que después del tratamiento con PAC, se puede controlar por debajo de 0.1mg/L, reduciendo significativamente el riesgo potencial del aluminio para la salud humana.

Fuerte capacidad para lidiar con la contaminación repentina: Al tratar agua cruda de alta turbidez de manera repentina, el PAC demuestra una respuesta rápida y una calidad de efluente estable, asegurando la seguridad del suministro de agua.

Avances del PAC en el tratamiento de aguas residuales

PAC también demuestra un valor único en el campo del tratamiento de aguas residuales:

Efecto mejorado de eliminación de fósforo: Las especies Al₁₃ altamente cargadas en PAC pueden formar precipitados estables con fosfato, y la tasa total de eliminación de fósforo puede alcanzar más del 90%, cumpliendo con estándares de emisión cada vez más estrictos.

Producción de lodo reducida: En comparación con las sales de aluminio tradicionales, el volumen de lodo producido al utilizar PAC se reduce entre un 20% y un 30%, lo que disminuye el costo del tratamiento y la eliminación de lodo.

Co-precipitación de metales pesados: PAC puede capturar eficazmente iones de metales pesados como Cd, Pb y Cu en aguas residuales y lograr una eliminación profunda a través de la co-precipitación.

Excelente eliminación de color: Para aguas residuales coloreadas como las aguas residuales de impresión y tintura, la tasa de decoloración de PAC puede alcanzar el 85%-95%, lo que es significativamente mejor que el de los coagulantes tradicionales.

La contribución especial de PAC en el tratamiento de aguas residuales industriales

En respuesta a las características de diversas aguas residuales industriales, PAC ha demostrado efectos de tratamiento específicos:

Aguas residuales de la fabricación de papel: Eliminar eficazmente sustancias coloidales y desechos aniónicos en las aguas residuales, y aumentar la tasa de eliminación de DQO en un 30% a 40%.

Aguas residuales de procesamiento de alimentos: Tiene un buen efecto de eliminación sobre proteínas, aceites y otras sustancias en aguas residuales orgánicas de alta concentración, y no causa contaminación secundaria.

Aguas residuales petroquímicas: Puede desemulsionar y eliminar de manera efectiva sustancias de aceite emulsionadas, con una tasa de eliminación de aceite de más del 95%.

Aguas residuales farmacéuticas: Para aguas residuales que contienen materia orgánica refractaria, el uso combinado de PAC y procesos bioquímicos puede mejorar significativamente la eficiencia general del tratamiento.

Las características ecológicas de PAC

La aplicación de PAC en el tratamiento de agua también demuestra beneficios ambientales significativos:

Pequeño impacto en el pH: El pH del cuerpo de agua cambia poco después de su uso, reduciendo el consumo de productos químicos para la neutralización y regulación posteriores.

Baja corrosividad: En comparación con las sales de aluminio tradicionales, el PAC ha reducido significativamente la corrosividad hacia el equipo, lo que prolonga la vida útil de las instalaciones de tratamiento.

Seguridad en el transporte y almacenamiento: El PAC líquido tiene buena estabilidad y no es propenso a la precipitación, mientras que el PAC sólido tiene baja higroscopicidad, lo que lo hace conveniente para el transporte y almacenamiento.

Bajo costo integral: Aunque el precio unitario es relativamente alto, considerando múltiples factores como la dosificación y el tratamiento de lodos, el costo total de tratamiento puede reducirse entre un 15% y un 25%.

Tendencias de innovación y desarrollo tecnológico

La tecnología PAC sigue innovando y desarrollándose constantemente:

PAC compuesto: El producto PAC compuesto desarrollado al introducir elementos como el hierro y el silicio ha ampliado aún más su alcance de aplicación y efecto de tratamiento.

PAC de alta pureza y alta alcalinización: PAC de alta calidad producido por un proceso especial, con un contenido de Al₁₃ que supera el 70%, ofrece efectos de tratamiento aún más destacados.

Aplicación de la nanotecnología: La investigación sobre PAC a nanoescala proporciona nuevas ideas para el tratamiento avanzado de cuerpos de agua ligeramente contaminados.

Sistema de dosificación inteligente: La tecnología de dosificación inteligente PAC basada en el monitoreo en línea de la calidad del agua ha logrado una dosificación precisa y un control optimizado.

Conclusión

Como una innovación importante en la tecnología de tratamiento de agua, PAC se ha aplicado ampliamente en todo el mundo debido a sus características de alta eficiencia, economía y amigabilidad con el medio ambiente. No solo mejora el nivel de garantía de seguridad de la calidad del agua y reduce los costos de tratamiento, sino que también promueve el progreso tecnológico en toda la industria del tratamiento de agua. Con requisitos de protección ambiental cada vez más estrictos y la intensificación de los problemas de escasez de agua, PAC y sus derivados continuarán desempeñando un papel clave en el campo del tratamiento de agua, haciendo mayores contribuciones a la mejora del entorno acuático humano y al desarrollo sostenible. En el futuro, se combinarán más innovaciones en la tecnología PAC con las demandas de un tratamiento de agua inteligente y preciso, dando paso a una nueva era de la tecnología de tratamiento de agua.