Введение

Полиалюминиевый хлорид (PAC в краткой форме), как эффективный и экономичный неорганический высокомолекулярный флокулянт, сыграл революционную роль в области очистки воды с момента его введения в 1960-х годах. По сравнению с традиционными алюминиевыми солями, PAC, обладая уникальной химической структурой и отличными характеристиками, продемонстрировал значительные преимущества в различных областях, таких как очистка питьевой воды, очистка сточных вод и очистка промышленных сточных вод, и стал незаменимым и важным компонентом современной технологии очистки воды.

Химические свойства и преимущества PAC

PAC является продуктом гидролиза между AlCl₃ и Al(OH)₃, и его общая химическая формула - [Al₂(OH)ₙCl₆ ₙ ₙ]ₘ, где n от 1 до 5 и m≤10. Эта специальная структура наделяет PAC многими отличными характеристиками:

Высокая плотность заряда: Молекула PAC содержит большое количество сильно заряженных полинуклеарных гидроксильных комплексов, которые могут более эффективно нейтрализовать поверхностный заряд коллоидных частиц.

Стабильная форма полимеризации: PAC существует в предварительно полимеризованной форме и не проходит сложный процесс трансформации от мономера к полимеру, как традиционные алюминиевые соли, во время гидролиза.

Широкий диапазон адаптивности pH: Оптимальный диапазон pH для традиционных алюминиевых солей составляет 6.0-7.5, в то время как PAC может поддерживать хороший флокуляционный эффект в диапазоне 5.0-9.0.

Адаптивность к низким температурам: Она все еще может поддерживать высокую эффективность флокуляции в водоемах с низкой температурой и низкой мутностью, решая проблему снижения эффективности обработки традиционных алюминиевых солей зимой.

Применение PAC в очистке питьевой воды

Вклад PAC в обработку питьевой воды в основном отражается в следующих аспектах:

Выдающийся эффект удаления мутности: Исследования показывают, что для достижения того же стандарта мутности сточных вод дозировка PAC может быть снижена на 30%-50% по сравнению с традиционным алюминиевым сульфатом, образованные флоки плотные, а скорость осаждения на 20%-30% быстрее.

Высокая эффективность удаления органических загрязнителей: PAC обладает замечательной эффективностью удаления органических веществ из воды, особенно растворенного органического углерода (DOC), а его эффективность удаления прекурсоров тригалометанов (THMFP) на 15%-25% выше, чем у традиционных алюминиевых солей.

Отличный контроль остаточного алюминия: После традиционной обработки алюминиевыми солями концентрация остаточного алюминия в воде обычно составляет от 0,2 до 0,5 мг/л, в то время как после обработки PAC она может быть контролируема ниже 0,1 мг/л, что значительно снижает потенциальный риск алюминия для здоровья человека.

Сильная способность справляться с внезапным загрязнением: При обработке внезапной сырой воды с высокой мутностью PAC демонстрирует быструю реакцию и стабильное качество сточных вод, обеспечивая безопасность водоснабжения.

Прорывы PAC в очистке сточных вод

PAC также демонстрирует уникальную ценность в области очистки сточных вод:

Улучшенный эффект удаления фосфора: Высоко заряженные виды Al₁₃ в PAC могут образовывать стабильные осадки с фосфатом, и общий коэффициент удаления фосфора может достигать более 90%, что соответствует все более строгим стандартам выбросов.

Сниженное производство осадка: По сравнению с традиционными алюминиевыми солями, объем осадка, производимого при использовании PAC, снижен на 20% до 30%, что снижает стоимость обработки и утилизации осадка.

Совместное осаждение тяжелых металлов: PAC может эффективно захватывать ионы тяжелых металлов, такие как Cd, Pb и Cu, в сточных водах и достигать глубокого удаления за счет совместного осаждения.

Отличное удаление цвета: Для цветных сточных вод, таких как сточные воды от печати и окрашивания, скорость обесцвечивания PAC может достигать 85%-95%, что значительно лучше, чем у традиционных коагулянтов.

Специальный вклад PAC в обработку сточных вод промышленности

В ответ на характеристики различных промышленных сточных вод PAC продемонстрировал целенаправленные эффекты обработки:

Отходы при производстве бумаги: Эффективно удаляет коллоидные вещества и анионные отходы из сточных вод, увеличивая скорость удаления ХПК на 30% до 40%.

Отходы пищевой переработки: Он имеет хороший эффект удаления белков, масел и других веществ в высококонцентрированных органических сточных водах и не вызывает вторичного загрязнения.

Петровая химическая сточная вода: Она может эффективно демульсировать и удалять эмульгированные нефтяные вещества, с коэффициентом удаления масла более 95%.

Фармацевтические сточные воды: Для сточных вод, содержащих трудноразлагаемые органические вещества, совместное использование PAC и биохимических процессов может значительно повысить общую эффективность очистки.

Экологически чистые характеристики PAC

Применение PAC в очистке воды также демонстрирует значительные экологические преимущества:

Небольшое воздействие на pH: pH водоема меняется незначительно после использования, что снижает потребление химикатов для последующей нейтрализации и регулирования.

Низкая коррозионная активность: По сравнению с традиционными алюминиевыми солями, PAC значительно снизил коррозионную активность к оборудованию, тем самым продлевая срок службы очистных сооружений.

Безопасность транспортировки и хранения: Жидкий PAC обладает хорошей стабильностью и не подвержен осаждению, в то время как твердый PAC имеет низкую гигроскопичность, что делает его удобным для транспортировки и хранения.

Низкие общие затраты: Хотя цена за единицу относительно высока, учитывая множество факторов, таких как дозировка и обработка осадка, общие затраты на обработку могут быть снижены на 15% до 25%.

Тенденции технологических инноваций и развития

Технология PAC все еще постоянно инновационно развивается:

Композитный PAC: Композитный продукт PAC, разработанный с использованием таких элементов, как железо и кремний, еще больше расширил свою область применения и эффект лечения.

Высокочистый и высокоалкализированный PAC: Высококачественный PAC, произведенный по специальному процессу, с содержанием Al₁₃, достигающим более 70%, предлагает еще более выдающиеся эффекты обработки.

Применение нанотехнологий: Исследования по наноразмерным PAC предоставляют новые идеи для передовой обработки слабо загрязненных водоемов.

Интеллектуальная система дозирования: Технология интеллектуального дозирования PAC, основанная на онлайн-мониторинге качества воды, достигла точного дозирования и оптимизированного контроля.

Заключение

Как основная инновация в технологии очистки воды, PAC широко применяется по всему миру благодаря своим характеристикам высокой эффективности, экономичности и экологической безопасности. Он не только повышает уровень гарантии безопасности качества воды и снижает затраты на очистку, но и способствует технологическому прогрессу в отрасли очистки воды. С учетом все более строгих требований к охране окружающей среды и обострения проблем нехватки воды, PAC и его производные продолжат играть ключевую роль в области очистки воды, внося больший вклад в улучшение водной среды для человека и устойчивое развитие. В будущем дальнейшие инновации в технологии PAC будут сочетаться с требованиями к интеллектуальной и точной очистке воды, открывая новую эру технологий очистки воды.