聚氯化鋁鹽基度與混凝效果的關(guān)系
論文類(lèi)型 | 技術(shù)與工程 | 發(fā)表日期 | 2001-08-01 |
來(lái)源 | 《中國(guó)給水排水》2001年第8期 | ||
作者 | 李潤(rùn)生,李凱 | ||
關(guān)鍵詞 | 聚氯化鋁 混凝劑 鹽基度 | ||
摘要 | 李潤(rùn)生,李凱 (深圳中潤(rùn)水工業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司,廣東深圳518057) 摘 要:采用混凝沉淀的試驗(yàn)方法研究了聚氯化鋁鹽基度與混凝效果的關(guān)系,結(jié)果表明,在鹽基度為0~92%范圍內(nèi),混凝效果隨鹽基度的增加而提高,但鹽基度在80%以上時(shí)變幅趨緩。與國(guó)內(nèi)、外標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品比較,鹽基度上限有較大拓寬。 ... |
李潤(rùn)生,李凱
(深圳中潤(rùn)水工業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司,廣東深圳518057)
摘 要:采用混凝沉淀的試驗(yàn)方法研究了聚氯化鋁鹽基度與混凝效果的關(guān)系,結(jié)果表明,在鹽基度為0~92%范圍內(nèi),混凝效果隨鹽基度的增加而提高,但鹽基度在80%以上時(shí)變幅趨緩。與國(guó)內(nèi)、外標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品比較,鹽基度上限有較大拓寬。
關(guān)鍵詞:聚氯化鋁;混凝劑;鹽基度
中圖分類(lèi)號(hào):TU991.22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C
文章編號(hào):1000-4602(2001)08-0071-03
聚氯化鋁(PAC)與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)混凝劑的根本區(qū)別在于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)混凝劑為低分子結(jié)晶鹽,而聚氯化鋁的結(jié)構(gòu)由形態(tài)多變的多元羥基絡(luò)合物及聚合物組成,為無(wú)定形的無(wú)機(jī)高分子,因而聚氯化鋁表現(xiàn)出許多不同于傳統(tǒng)混凝劑的特異混凝功能。引起聚氯化鋁形態(tài)多變的基本成分是OH離子,衡量聚氯化鋁中OH離子的指標(biāo)叫鹽基度(Basicity,縮寫(xiě)為B),通常將鹽基度定義為聚氯化鋁分子中OH與Al的當(dāng)量百分比[1、2]:B=[OH]/[Al]×100(%)。聚氯化鋁可理解為介于正鹽AlCl3和堿Al(OH)3之間的水解產(chǎn)物。一般,聚氯化鋁鹽基度在16.7%~83.3%范圍,日本標(biāo)準(zhǔn)的鹽基度為45%~65%。
除OH、Al當(dāng)量比鹽基度外,尚有OH、Al摩爾比鹽基度,但應(yīng)用不普遍。湯鴻霄首次在國(guó)內(nèi)外提出了以形成函數(shù)F代替鹽基度B作為基本特征參數(shù)[3],定名為水解度B*,并認(rèn)為水解度B*這一概念可以精確表達(dá)聚氯化鋁結(jié)構(gòu)組成,并能反映整個(gè)水解動(dòng)態(tài)過(guò)程。
根據(jù)作者的工作實(shí)踐,OH、Al當(dāng)量比鹽基度的概念在生產(chǎn)投料和生產(chǎn)應(yīng)用中均有較好的指導(dǎo)作用,分析和計(jì)算較簡(jiǎn)捷,具有較好的實(shí)用價(jià)值。中國(guó)聚氯化鋁生產(chǎn)所采用的原料和工藝不同于世界上其他國(guó)家,因而作為主要質(zhì)量指標(biāo)的鹽基度與國(guó)外有著較大的差異。
1973年國(guó)家建委為聚氯化鋁(堿式氯化鋁)暫定質(zhì)量指標(biāo)[4],將鹽基度確定為50%~80%,首次拓寬了日本標(biāo)準(zhǔn)值(45%~65%)的范圍;1981年由作者起草的四川省標(biāo)準(zhǔn)(川Q 246—81)將鹽基度確定為45%~85%[4];國(guó)標(biāo)GB 15892—1995在此基礎(chǔ)上將鹽基度確定為50%~85%。國(guó)內(nèi)、外聚氯化鋁產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)鹽基度指標(biāo)見(jiàn)表1。
20世紀(jì)80年代后期,中國(guó)獨(dú)創(chuàng)的鋁酸鈣原料和相應(yīng)的調(diào)整法生產(chǎn)工藝,使聚氯化鋁工藝有較大簡(jiǎn)化,生產(chǎn)投資和成本有較大降低,產(chǎn)品鹽基度達(dá)到90%以上,高于文獻(xiàn)介紹的國(guó)外同期水平(最高83%),將聚氯化鋁生產(chǎn)實(shí)踐和基礎(chǔ)理論提高到一個(gè)新的高度。因此,如何提高聚氯化鋁的鹽基度,是目前國(guó)內(nèi)外科技工作者的一個(gè)科研方向。
1 試驗(yàn)部分
1.1 試驗(yàn)用聚氯化鋁
液體聚氯化鋁,按鹽基度計(jì)算,在工業(yè)搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)用酸溶鋁酸鈣調(diào)整工藝制得系列產(chǎn)品;固體聚氯化鋁取自江蘇宜興、太倉(cāng)和河南三門(mén)峽等生產(chǎn)廠和國(guó)外產(chǎn)品。
1.2 試驗(yàn)儀器
混凝試驗(yàn),采用深圳中潤(rùn)公司ZR4—6智能全自動(dòng)混凝試驗(yàn)攪拌機(jī);濁度測(cè)定,采用美國(guó)HACH公司2100P型濁度儀;pH測(cè)定,采用美國(guó)ORILON公司520型pH計(jì)。
1.3 試驗(yàn)條件
混合G值為500~1 000s-1,時(shí)間為40 s;絮凝G值為10~100s-1,時(shí)間為10 min,GT值為(2~3)×104,沉淀時(shí)間為10 min。
2 結(jié)果與討論
2.1 不同鹽基度液體聚氯化鋁混凝效果
?、傧嗤都恿?br> 不同鹽基度液體聚氯化鋁的混凝效果見(jiàn)表2。
表2表明,對(duì)所有試驗(yàn)原水,在相同加藥量(以Al2O3計(jì))下,凈化水剩余濁度隨鹽基度增大而降低。
圖1為鹽基度與凈化水剩余濁度關(guān)系曲線。
從圖1中可見(jiàn),凈化水剩余濁度隨鹽基度增大而降低,在鹽基度為0~80%區(qū)間,降幅較大;在80%~92%區(qū)間,降幅趨緩,鹽基度為88%與92%時(shí)的剩余濁度基本接近。
?、诓煌都恿?br> 不同鹽基度液體聚氯化鋁、不同投加量的混凝效果比較見(jiàn)表3。
由表3可見(jiàn),不同鹽基度的液體聚氯化鋁,在不同投加量下的剩余濁度變化規(guī)律與相同投加量下基本一致。
用不同鹽基度聚氯化鋁,將原水剩余濁度均處理到5 NTU時(shí)的加藥量,稱(chēng)為等效加藥量。表3表明,以鹽基度65%的等效加藥量為100%作參比,B=45%的加量比為106%,B=92%的加量比為58.1%,即B=92%加藥量比B=45%降低47.9%。
2.2 不同鹽基度固體聚氯化鋁混凝效果
不同鹽基度固體聚氯化鋁混凝效果比較試驗(yàn)表明,不同鹽基度固體聚氯化鋁在B為64%~90.6%區(qū)間、加藥量為3.5 mg/L時(shí),凈化水剩余濁度隨鹽基度升高而降低;但加藥量<3 mg/L時(shí)則略有上升趨勢(shì)。鹽基度為94.1%與90.6%相比較,前者的剩余濁度全面上升,但仍與鹽基度為77.6%的相近。
2.3 國(guó)內(nèi)外不同產(chǎn)品的成分與混凝效果
試驗(yàn)用的國(guó)內(nèi)外不同生產(chǎn)工藝、不同鹽基度的固、液體聚氯化鋁產(chǎn)品成分見(jiàn)表4。
混凝效果比較見(jiàn)表5。
無(wú)論是固體還是液體聚氯化鋁,在同等加藥量情況下,中國(guó)產(chǎn)品的混凝效果優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品。
一般而言,按同一生產(chǎn)工藝,聚氯化鋁產(chǎn)品鹽基度越高,原材料單耗和成本越低;在水處理中的同等投加量情況下,消耗水中堿度也越少。采用適當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù),液體聚氯化鋁的穩(wěn)定期可以達(dá)到1年以上,不低于傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品。液體產(chǎn)品在不同干燥過(guò)程中,鹽基度提高2%~4%左右。
當(dāng)鹽基度提高到85%以上時(shí),要求有精確的投料計(jì)算和工藝控制,固液分離難度也加大,因而要采用先進(jìn)的技術(shù)。
3 結(jié)論
①鹽基度是聚氯化鋁產(chǎn)品的最重要質(zhì)量指標(biāo)之一,也是最重要的生產(chǎn)控制參數(shù)。
?、贠H、Al當(dāng)量比鹽基度與混凝效果和生產(chǎn)控制條件有較好的相關(guān)性,因此,鹽基度概念仍然具有實(shí)用價(jià)值。
?、垡后w聚氯化鋁的鹽基度指標(biāo),考慮到生產(chǎn)控制可行性、生產(chǎn)成本和混凝效果,建議標(biāo)準(zhǔn)取值為45%~90%。
?、芄腆w聚氯化鋁的鹽基度指標(biāo),在液體的鹽基度取值基礎(chǔ)上,考慮干燥時(shí)鹽基度的升高,建議標(biāo)準(zhǔn)取值為45%~95%。
?、萏岣呔勐然X產(chǎn)品的鹽基度,可大幅提高生產(chǎn)和使用的經(jīng)濟(jì)效益。鹽基度從65%提高到92%,生產(chǎn)原料成本可降低20%,使用成本可降低40%。
參考文獻(xiàn):
?。?]伴繁雄,等.PACの開(kāi)發(fā)[J].水道協(xié)會(huì)雜志,1993,62(7):2-15.
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?。?]湯鴻霄.無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的基礎(chǔ)研究[J].環(huán)境化學(xué),1990,9(3):1-12.
?。?]李潤(rùn)生.水處理新藥劑堿式氯化鋁[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1981.
?。?]ANSI/AWWA B408—93,AWWA Standard for liquid polyaluminum chloride[S].
電 話:(0755)6630106
E-mail:zrwater@163.net
收稿日期:2001-05-09
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