소개

폴리알루미늄 클로라이드(PAC의 약어)는 효율적이고 경제적인 무기 고분자 응집제로서 1960년대 도입 이후 수처리 분야에서 혁신적인 역할을 해왔습니다. 전통적인 알루미늄 염과 비교할 때, 독특한 화학 구조와 우수한 성능을 가진 PAC는 음용수 처리, 하수 처리 및 산업 폐수 처리와 같은 여러 분야에서 상당한 장점을 입증하였으며, 현대 수처리 기술의 필수적이고 중요한 구성 요소가 되었습니다.

PAC의 화학적 특성과 장점

PAC는 AlCl₃와 Al(OH)₃ 사이의 가수분해 생성물이며, 일반적인 화학식은 [Al₂(OH)ₙCl₆ ₙ ₙ]ₘ입니다. 여기서 n은 1-5이고 m≤10입니다. 이 특별한 구조는 PAC에 많은 우수한 특성을 부여합니다:

높은 전하 밀도: PAC 분자는 다수의 고전하 다핵 수산화 복합체를 포함하고 있어 콜로이드 입자의 표면 전하를 보다 효과적으로 중화할 수 있습니다.

안정적인 중합 형태: PAC는 사전 중합 형태로 존재하며, 가수분해 과정에서 전통적인 알루미늄 염과 같은 단량체에서 중합체로의 복잡한 변환 과정을 겪지 않습니다.

넓은 pH 적응 범위: 전통적인 알루미늄 염의 최적 pH 범위는 6.0-7.5이며, PAC는 5.0-9.0 범위 내에서 좋은 응집 효과를 유지할 수 있습니다.

저온 적응성: 저온 및 저탁수에서 여전히 높은 응집 효율을 유지할 수 있으며, 겨울철 전통 알루미늄 염의 처리 효과 감소 문제를 해결합니다.

PAC의 음용수 처리에 대한 적용

PAC의 음용수 처리 기여는 주로 다음과 같은 측면에서 나타납니다:

탁월한 탁도 제거 효과: 연구에 따르면 동일한 배출 탁도 기준을 달성하기 위해 PAC의 투입량을 전통적인 알루미늄 황산과 비교하여 30%-50% 줄일 수 있으며, 형성된 플록은 밀도가 높고 침전 속도가 20%-30% 더 빠릅니다.

유기 오염물질의 높은 제거율: PAC는 물 속 유기물, 특히 용해된 유기 탄소(DOC)에 대해 뛰어난 제거 효과를 가지며, 삼할로메탄 전구체(THMFP)의 제거율은 전통적인 알루미늄 염보다 15%-25% 더 높습니다.

잔여 알루미늄의 우수한 제어: 전통적인 알루미늄 염 처리 후, 물에서의 잔여 알루미늄 농도는 일반적으로 0.2에서 0.5mg/L 사이인 반면, PAC 처리 후에는 0.1mg/L 이하로 제어할 수 있어 알루미늄이 인체 건강에 미치는 잠재적 위험을 크게 줄입니다.

갑작스러운 오염에 대처하는 강력한 능력: 갑작스러운 고탁도 원수를 처리할 때, PAC는 신속한 반응과 안정적인 방류 수질을 보여주어 수돗물 공급의 안전성을 보장합니다.

PAC의 폐수 처리에서의 혁신

PAC는 하수 처리 분야에서도 독특한 가치를 보여줍니다:

향상된 인 제거 효과: PAC의 고전하 Al₁₃ 종은 인산염과 안정한 침전물을 형성할 수 있으며, 총 인 제거율은 90% 이상에 도달하여 점점 더 엄격해지는 배출 기준을 충족할 수 있습니다.

슬러지 생산 감소: 전통적인 알루미늄 염과 비교할 때, PAC를 사용하여 생산되는 슬러지의 양이 20%에서 30% 감소하여 슬러지 처리 및 처분 비용이 낮아집니다.

중금속 공동 침전: PAC는 폐수에서 Cd, Pb 및 Cu와 같은 중금속 이온을 효과적으로 포획하고 공동 침전을 통해 깊은 제거를 달성할 수 있습니다.

우수한 색상 제거: 인쇄 및 염색 폐수와 같은 유색 폐수의 경우, PAC의 탈색률은 85%-95%에 이를 수 있으며, 이는 전통적인 응집제보다 현저히 우수합니다.

PAC의 산업 폐수 처리에 대한 특별한 기여

다양한 산업 폐수의 특성에 대한 대응으로, PAC는 표적 처리 효과를 입증했습니다:

제지 폐수: 폐수에서 콜로이드 물질과 음이온 폐수를 효과적으로 제거하고, COD 제거율을 30%에서 40% 증가시킵니다.

식품 가공 폐수: 고농도 유기 폐수의 단백질, 기름 및 기타 물질에 대해 좋은 제거 효과가 있으며, 2차 오염을 유발하지 않습니다.

석유화학 폐수: 에멀젼화된 오일 물질을 효과적으로 탈 emulsion하고 제거할 수 있으며, 오일 제거율은 95% 이상입니다.

제약 폐수: 난분해성 유기물이 포함된 폐수의 경우, PAC와 생화학적 공정을 결합하여 사용하면 전체 처리 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다.

PAC의 환경 친화적인 기능

PAC의 수처리 적용은 또한 중요한 환경적 이점을 보여줍니다:

작은 pH 영향: 사용 후 수체의 pH가 거의 변하지 않아 후속 중화 및 조정을 위한 화학물질 소비를 줄입니다.

낮은 부식성: 전통적인 알루미늄 염과 비교할 때, PAC는 장비에 대한 부식성을 크게 줄여 처리 시설의 서비스 수명을 연장합니다.

교통 및 저장 안전: 액체 PAC는 안정성이 뛰어나고 침전이 잘 발생하지 않으며, 고체 PAC는 흡습성이 낮아 운송 및 저장이 용이합니다.

낮은 종합 비용: 단가가 상대적으로 높지만, 복용량 및 슬러지 처리와 같은 여러 요인을 고려할 때, 전체 처리 비용을 15%에서 25%까지 줄일 수 있습니다.

기술 혁신 및 개발 동향

PAC 기술은 여전히 지속적으로 혁신하고 발전하고 있습니다:

복합 PAC: 철과 실리콘과 같은 요소를 도입하여 개발된 복합 PAC 제품은 적용 범위와 치료 효과를 더욱 확장하였습니다.

고순도 및 고알카리화 PAC: 특별한 공정으로 생산된 고품질 PAC로, Al₁₃ 함량이 70% 이상에 달하며, 더욱 뛰어난 처리 효과를 제공합니다.

나노기술의 적용: 나노스케일 PAC에 대한 연구는 약간 오염된 수역의 고급 처리에 대한 새로운 아이디어를 제공합니다.

지능형 투약 시스템: 온라인 수질 모니터링을 기반으로 한 PAC 지능형 투약 기술은 정밀한 투약과 최적화된 제어를 달성했습니다.

결론

수처리 기술의 주요 혁신으로서, PAC는 높은 효율성, 경제성 및 환경 친화성의 특성으로 인해 전 세계적으로 널리 적용되고 있습니다. 이는 수질 안전 보장 수준을 향상시키고 처리 비용을 줄일 뿐만 아니라, 수처리 산업 전반에 걸쳐 기술 발전을 촉진합니다. 점점 더 엄격해지는 환경 보호 요구 사항과 물 부족 문제의 심화로 인해, PAC 및 그 파생물은 수처리 분야에서 계속해서 중요한 역할을 하여 인류의 수자원 환경 개선과 지속 가능한 발전에 더 큰 기여를 할 것입니다. 앞으로 PAC 기술의 추가 혁신은 지능적이고 정밀한 수처리에 대한 요구와 결합되어 수처리 기술의 새로운 시대를 열 것입니다.