I. 소개

현대 산업 생산 및 도시 개발에서 수처리 기술은 중요한 역할을 합니다. 수처리 분야의 핵심 화학물질 중 하나인 산업용 폴리알루미늄 클로라이드(PAC의 약자)는 뛰어난 응집 성능, 넓은 적용 가능성 및 상대적으로 환경 친화적인 특성 덕분에 산업용 수돗물 공급, 폐수 처리, 순환수 시스템 및 도시 하수 정화 등에서 필수적인 화학 물질이 되었습니다. 이 기사는 산업용 폴리알루미늄 클로라이드의 특성, 작용 메커니즘 및 다양한 분야에서의 적용 사례를 종합적으로 탐구할 것입니다.

Ii. 산업용 폴리알루미늄 클로라이드 개요

1. 기본 특성

산업용 폴리알루미늄 클로라이드는 화학식 [Al₂(OH)ₙCl₆ ₙ ₙ]ₘ를 가진 무기 폴리머 응집제로, 여기서 n은 1-5이고 m≤10입니다. 전통적인 알루미늄 염 응집제와 비교할 때, PAC는 다음과 같은 중요한 특성을 가지고 있습니다:

●고효율 응집 능력: 전하 중화 및 흡착 교량의 이중 효과

●넓은 pH 적응 범위: 적합한 pH 범위는 5-9 (전통적인 알루미늄 염의 경우 6.5-7.5)

●빠른 침전 속도: 형성된 플록은 크고 밀도가 높으며, 침전 속도는 전통적인 알루미늄 염보다 2배에서 4배 빠릅니다.

●잔여 알루미늄 함량 낮음: 배출수의 알루미늄 이온 농도는 일반적으로 0.1mg/L보다 낮습니다.

●낮은 부식성: 가공 장비에 대한 부식성이 다른 알루미늄 염 및 철 염보다 낮습니다.

2. 생산 과정

산업용 PAC는 주로 다음 프로세스를 통해 생산됩니다:

●칼슘 알루미네이트 방법: 보크사이트 + 염산 + 칼슘 알루미네이트 → 반응 → 성숙 → 최종 제품

●알루미늄 하이드록사이드 방법: 알루미늄 하이드록사이드 + 염산 → 반응 → 성숙 → 완제품

●알루미늄 슬래그 산 용해 방법: 알루미늄 가공 폐기물을 사용하여 생산되며, 비용이 저렴하지만 품질 변동이 큽니다.

산업용 제품은 일반적으로 연한 노란색에서 적갈색의 액체 또는 고체로, 알루미나(Al₂O₃) 함량이 28%에서 30% 사이이며, 염기성 정도는 60%에서 85% 사이입니다.

Iii. 작용 메커니즘에 대한 심층 분석

1. 전기 중화 효과

PAC는 물에서 가수분해되어 [Al₁₃O₄(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺와 같은 다양한 고가치 복합 이온을 형성합니다. 이러한 양전하를 가진 폴리머는 콜로이드 입자의 표면에 있는 음전하를 효과적으로 중화하고, 이중 전기층을 압축하며, ζ 전위를 감소시키고, 콜로이드를 불안정하게 만들 수 있습니다.

2. 흡착 교량 효과

PAC의 긴 사슬 폴리머 구조는 입자를 "연결"하고 연결하여 네트워크 구조를 형성할 수 있습니다. 이는 반데르발스 힘, 수소 결합 및 기타 작용을 통해 부유 입자를 포착하여 크고 밀집된 플록을 형성합니다.

3.망 포획 및 청소 기능

PAC의 용량이 충분히 크면, 형성된 수산화알루미늄 침전물이 침전 과정 중 물 속의 미세한 입자를 포착하고 쓸어내어 함께 가라앉을 수 있습니다.

Iv. 산업용 수처리의 실제 적용

1. 산업용 수돗물 공급 처리

산업에서의 수처리 준비 과정에서 전력, 화학 공학 및 전자와 같은 분야에서 PAC는 상당한 장점을 보여줍니다:

●탁도 제거 효과: 저탁도 수(水) (≤10NTU)에 대해 우수한 처리 효과를 가지며, 방류수의 탁도를 0.5NTU 이하로 줄일 수 있습니다.

●유기물 제거: 용해된 유기물의 30%에서 60%를 제거할 수 있어 후속 처리의 부담을 줄입니다.

2. 산업 폐수 처리

●인쇄 및 염색 폐수

●전기도금 폐수

● 제지 폐수

3. 산업 순환수 시스템

산업, 예를 들어 철강 및 석유화학의 순환 냉각수 시스템에서 PAC의 적용은 여러 가지 이점을 가져옵니다:

●탁도 조절: 순환수의 탁도를 5NTU 이하로 유지

●미생물 제어: 바이오필름 양을 30%-50% 줄입니다.

●부식 억제 효과: 금속 표면에 보호막을 형성하여 부식 속도를 40% 감소시킵니다.

●화학적 시너지 효과: 유기인산염 기반 스케일 억제제와 좋은 시너지 효과를 가지고 있습니다.

4. 도시 하수 정화

지자체 하수 처리장에서 PAC의 적용 시나리오는 다음과 같습니다:

●주요 강화 처리: 직접 추가, SS 제거율은 85%-95%에 이를 수 있습니다.

●화학적 인 제거: 인산염과 반응하여 AlPO₄ 침전물을 형성하며, 인 제거 효율은 90% 이상입니다.

●슬러지 조절: 슬러지의 탈수 성능을 개선하고 필터 케이크의 수분 함량을 2%에서 5%로 줄입니다.

●비상 대응: 갑작스러운 오염 사건에 신속하게 대응

V. 응용 기술의 주요 사항

1. 추가 방법 최적화

●다중 지점 투여: 복잡한 수질의 경우 2~3개의 투여 지점을 채택할 수 있습니다.

●그래디언트 증가 방법: 먼저 용량의 60%를 추가하고, 나머지 40%는 2~3분 간격으로 추가합니다.

●온라인 혼합: 정적 믹서 또는 기계적 교반기를 사용하고 G 값을 300-500s⁻¹로 조절합니다.

2. 매개변수 제어의 핵심 사항

●pH 조정: 최적 범위는 6-8입니다. 이 범위를 초과하면 산/알칼리 조정이 필요합니다.

●온도 영향: 온도가 5℃ 이하일 때, 용량은 20%-30% 증가해야 하거나 응집 시간이 연장되어야 합니다.

●교반 강도: 초기 빠른 혼합(100-200 RPM, 1분), 그 다음 느린 응집(20-40 RPM, 15분)

3.제품 선택 가이드

처리 객체에 따라 적절한 사양을 선택하십시오:

●고기본 PAC(70%-85%) : 저온 및 저탁수와 고색상 폐수에 적합

●중간 염기성 PAC(50%-70%) : 일반적인 수질에 선호되며, 다양한 응용 분야에 적합합니다.

●저기본 PAC(30%-50%) : 높은 탁도 수돗물 및 기름진 폐수에 적합

Vi. 개발 동향 및 혁신

1.제품 업그레이드 방향

●복합 PAC: 폴리알루미늄 페릭 클로라이드(PAFC)와 같은 철, 실리콘 및 칼슘과 같은 성분을 포함합니다.

●전문 PAC: 특정 산업의 폐수에 맞춰 개발된 맞춤형 제품

●고순도 PAC: Al₂O₃ 함량 >30%, 중금속 함량이 극히 낮아 고급 분야에 사용됩니다.

2.기술 혁신

●자기 강화 PAC: 자기 입자가 함유되어 있어, 자기 분리를 통해 플록을 신속하게 분리할 수 있습니다.

●광촉매 PAC: TiO₂와 같은 광촉매와 결합하여 응집 및 분해 기능을 모두 갖추고 있습니다.

●생물학적 PAC: 미생물 제제와 결합하여 물리화학적 및 생물학적 처리를 동시에 달성합니다.

3.친환경 제조

●원자재 대체: 산업 폐기물 알루미늄 및 석탄 슬래그와 같은 더 많은 2차 자원이 채택됩니다.

●프로세스 최적화: 에너지 소비를 줄이고 "삼폐기물"의 배출을 최소화하다

●생애 주기 평가: 전체 생애 주기 관점에서 제품 환경 성능 최적화

VII. 결론 및 전망

산업용 폴리알루미늄 클로라이드(PolyAluminium Chloride)는 뛰어난 기술 성능과 상당한 경제적 및 환경적 이점으로 인해 현대 수처리 기술의 기둥 제품이 되었습니다. 점점 더 엄격해지는 환경 보호 요구 사항과 증가하는 물 부족 압력 속에서 PAC 기술은 계속해서 혁신하고 발전할 것입니다:

●응용 분야의 확장: 빗물 처리, 검은색 및 악취가 나는 수역 관리, 긴급 수처리와 같은 새로운 영역으로의 침투

●지능형 애플리케이션: 온라인 모니터링 및 자동 제어 시스템과 깊이 통합되어 정밀한 투여를 달성합니다.

●녹색 개발: 원자재, 생산에서 응용에 이르기까지 전체 체인의 녹색 수준 향상

●글로벌화 레이아웃: 중국의 PAC 기술 표준 및 제품이 "글로벌 진출"을 가속화하다

앞으로 산업용 폴리알루미늄 클로라이드는 수처리 분야에서 핵심적인 역할을 계속할 것이며, 산업의 지속 가능한 발전과 도시 수환경 개선을 위한 확고한 기술 지원을 제공할 것입니다. 기업들은 기술 혁신을 강화하고, 다양한 수처리 요구를 충족시키기 위해 보다 효율적이고 전문화된 친환경 제품 시리즈를 개발하여 생태 문명 건설에 더 큰 기여를 해야 합니다.