聚合氯化铝性能特点及应用领域

聚合氯化铝（Polyaluminium Chloride，缩写为 PAC），又称为碱式氯化铝或羟基氯化铝，是一种广泛应用于水处理领域的无机高分子絮凝剂。以下将从其制备方法、性能特点、应用领域以及相关研究等方面进行介绍。

制备方法

• 膜法：以杂萘联苯共聚醚砜（PPBES）中空纤维超滤膜作为膜反应器，采用中空纤维膜法制备聚合氯化铝。通过实验考察碱化度、碱液渗透速率和 AlCl₃溶液流速对 PAC 中 Alb 含量的影响，从而优化制备条件。如以 0.5 mol/L 的 NaOH 溶液和 1.25 mol/L 的 AlCl₃溶液可制备出总铝浓度为 0.22 mol/L，Alb 含量达 81.1％的高 Alb 含量的 PAC。
• 传统化学法：一种方法是按重量称取 31 - 58 份盐酸、15 - 18 份铝酸钙粉和 25 - 55 份水。先在常压下向耐酸容器中加入一定量水，搅拌均匀的同时加入一定量盐酸，使酸水混合液中盐酸含量为 15 - 18%。接着搅拌该混合液，缓慢加入铝酸钙粉，保持温度在 85 - 98℃反应 2 - 3 小时。之后继续搅拌并加入剩余的水，反应完成后，通过静置、离心、压滤等方法进行液渣分离，得到符合标准的聚合氯化铝液体。该方法具有工艺简单、生产周期短、生产成本低的优点。
• 以废渣为原料制备：以工业废渣煤矸石为原料，确定了制备聚合氯化铝的优化条件。这种方法不仅实现了废渣的资源化利用，还降低了生产成本。利用该方法制备的 PAC 在处理生活污水和印染废水时，当废水的 pH 在 6.0 - 10.0 时，浊度去除率和 COD 去除率效果均较好，适宜的投加量为 0.3 - 0.5 mL/L，且处理效果比市售 PAC 更佳6。还有以赤泥为原料，通过盐酸提取 Al 和 Fe ，再通过调节浸出液的 pH 值、Al 与 Fe 的摩尔比以及聚合温度，制备出高效的聚合氯化铝铁（PAFC）絮凝剂。

性能特点

• 絮凝性能良好：PAC 对模拟染料废水具有良好的絮凝性能，最高脱色率均达到 96％以上 。在除磷方面表现出色，对模拟废水磷的去除率达 94.6%，对实际污水总磷去除率达 96.6%，浊度去除率达 93.8%。
• 适应范围广：在不同水质和 pH 条件下都能有较好的处理效果。例如在处理生活污水和印染废水时，废水 pH 在 6.0 - 10.0 时，使用煤矸石制备的 PAC 能取得较好的浊度去除率和 COD 去除率 。在饮用水处理中，其最佳混凝的 pH 范围为 7.5 - 8.0。
• 其他优势：与传统的混凝剂明矾相比，PAC 可减少大量污泥的产生，避免了因使用明矾导致的水 pH 降低问题（使用明矾需用石灰调节 pH），且其混凝 pH 范围更宽泛，克服了明矾混凝 pH 范围仅在 6.5 - 8.0 的局限。

应用领域

• 水处理：在饮用水处理中，可有效去除水中的杂质、胶体和微生物等，提高水质。在污水处理方面，对生活污水、印染废水、模拟染料废水等都有良好的处理效果，能去除浊度、色度、化学需氧量（COD）以及磷等污染物。
• 污泥处理：在正向渗透处理废弃活性污泥浓缩过程中，PAC 调理有助于提高正向渗透性能，减轻膜污染。例如，可使污泥在每个操作周期结束时浓缩至 52.5 g/L，同时大大提高了污泥浓缩效率和正向渗透的水回收率通量，还能减少污泥毛细吸水时间、胞外聚合物含量，特别是松散结合的胞外聚合物，从而实现污泥浓缩的长期稳定运行。

相关研究进展

• 性能优化研究：研究不同制备条件对 PAC 性能的影响，如通过调整聚合 pH、Al/Fe 摩尔比和聚合温度等参数，制备性能更优的聚合氯化铝铁（PAFC）絮凝剂，以提高对老化垃圾渗滤液的絮凝效果。
• 应用条件研究：确定 PAC 在不同水处理场景中的最佳混凝剂剂量、混合速度和操作 pH 等条件，如在加纳 Barekese 水处理厂的研究中，得出最佳混合速度为 150/25 rpm，最佳 PAC 剂量为 15 mg/L，最佳 pH 范围为 7.5 - 8.0，以实现更好的混凝效果。