鋁酸鈣粉制聚合氯化鋁及其性能提升

摘 要：文章研究鋁酸鈣粉酸溶一步法制備聚合氯化鋁（PAC）的方法，確定鋁酸鈣粉、鹽酸、水的投加比例為：40：100：100，并通過混凝實驗確定制得聚合氯化鋁的最佳投加量。向制得聚合氯化鋁加入鐵元素提升其混凝性能，通過混凝實驗對鐵的不同投加比例對應實驗組的結果進行比較分析，確定最佳的鐵的復合比。

關鍵詞：聚合氯化鋁；投加量；濁度 UV254；色度

鋁酸鈣酸溶一步法是我國首創的聚合氯化鋁的制備方法，以鋁酸鈣粉和工業鹽酸為原料，該工藝流程簡單，生產成本低廉。但由于以鋁酸鈣粉為原料酸溶一步法制備聚合氯化鋁過程中，需要控制條件過多，使得產品質量很難保證，我們希望可以通過實驗獲得高質量的混凝劑解決此問題。

1 實驗材料

鹽酸（AR，四川卓創化工）；鋁酸鈣粉：鄭州潤豐環保直營。鋁含量在50%以上。

2 結果與討論

2.1 聚合氯化鋁制備方法與討論

實驗測得當鋁酸鈣粉、鹽酸、水的投加比例為：40：100：100時，制得產品的鋁含量及鹽基度較高且獲得較好的混凝效果。制備過程中，鋁酸鈣粉及鹽酸批分次投加可以獲得較好的結果，制備過程中盡量避免溫度的急劇升高，否則鋁酸鈣粉表面容易結糊，影響進一步反應。

2.2 聚合氯化鋁投加量的確定及其性能提升

水處理絮凝實驗所用水樣為郫縣交大河河水，水質參數如下：色度（24.8），濁度（8.6），UV254（0.068），溫度（20±0.5℃），PH（7.5～8.9）。

取1000ml水于燒杯中，調節PH為偏堿性。混凝攪拌后，沉淀30min，測定濁度以及UV254。實驗過程中為保證每批次實驗均采用相同水樣，按照設計程序攪拌完成后靜止沉淀15min取樣。

絮凝劑的投加量（以Al2O3計，下同）為0mg/L，5mg/L，10mg/L，15mg/L，20mg/L，25mg/L。實驗結果見圖1。

由圖1我們可以看出：隨著聚合氯化鋁投加量的增大，濁度去除率和UV254去除率均隨之增大。但當投加量在大約15mg/L之后，混凝效果增加已不明顯，而且此時處理后水的濁度為0.9NTU，值為0.029，將近達到飲用水的水平。所以可選擇投加量15mg/L作為聚合氯化鋁的最佳投加量。

2.3 混凝性能提升

根據聚合氯化鋁的最佳投加量，向其中加入一定比例的氯化鐵，提升其混凝性能。六個實驗組分別為：組1（0mg PAC+0mg FeCl3），組2（15mg PAC+0mg FeCl3），組3（15mg PAC+0.15mg FeCl3），組4（15mg PAC+0.30mg FeCl3），組5（15mg PAC+0.45mg FeCl3），組6（15mg PAC+0.60mg FeCl3）。

2.3.1 不同投加組合對濁度的影響

由圖2可知，加入聚合氯化鋁后，水的濁度大幅度降低；隨著鐵含量的不斷增大，濁度去除率也有明顯的提升。當三氯化鐵鐵含量達到聚合氯化鋁的2%（即實驗組4對應的投加比例）時，濁度已經降至0.9，濁度去除率高達97%以上。投加三氯化鐵，增強了聚合氯化鋁的電中和能力和吸附作用，增加了聚合氯化鋁的混凝效果，但隨著鐵含量的不斷增加，使得膠體所帶電荷發生逆轉，膠體之間相互排斥，使得混凝效果增加越來越不明顯。因此，對于三氯化鐵與聚合氯化鋁投加比例應根據具體的實驗結果綜合考慮確定。

2.3.2 不同的實驗組合對UV254的影響

對于UV254的去除，如圖3所示。在三氯化鐵含量達到聚合氯化鋁的2%時（即實驗組4對應的投加比例），UV254降至最低值，之后隨著三氯化鐵含量的增大，UV254的去除率逐漸減小。原因也是由于三氯化鐵投加量不斷增大，三價鐵離子不斷水解，吸附量過多，膠體電荷的符號改變，以致出現膠體再穩定的現象，使得絮體無法沉淀，因而會出現UV254含量先下降之后又上升的現象。

3 結束語

（1）制備聚合氯化鋁的過程中，反應不宜太過劇烈，溫度的突然升高會使鋁酸鈣粉結糊，抑制反應的進一步進行，可以通過控制鹽酸的投加濃度以及投加速度進行調節。鋁酸鈣粉、鹽酸、水的最佳比例在40：100：100左右。

（2）通過投加鐵的方式來增強制得聚合氯化鋁的混凝性能，投

加比例在2%時可獲得最好效果，相對于單一聚合氯化鋁的混凝結果，濁度、的去除率均大幅度提高，可用于低濁度與微污染水體的混凝處理。

參考文獻

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作者簡介：畢峰（1994-），男，漢族，安徽省，西南交通大學，本科生，微污染水的治理。