堿式氯化鋁(簡(jiǎn)稱BAC),其分子通式為[Al2(OH)nCl6-m]6,它是一種多核多羥基多價(jià)的絡(luò)合物電解質(zhì)。在水溶液中具有大量的聚合陽(yáng)性離子,因此,可以顯著中和或降低造成水渾濁的粘土自然膠體的負(fù)電荷。又由于它有較一般無(wú)機(jī)鹽凈水劑大得多的分子量和架橋結(jié)構(gòu)形式,因而,它有較大的吸附能力,所形成的絮凝體也較大。根據(jù)水的化學(xué)混凝原理,堿式氯化鋁具有吸附、中和、表面接觸和網(wǎng)捕架橋作用。
在通常的原水條件下,它與FeSO4、Al2(SO4)3等比較,混凝效果更好。原水濁度在500ppm以下時(shí),堿式氯化鋁混凝效果是Al2(SO4)3、FeSO4的1.25-2倍,原水濁度大于500ppm的高濁度時(shí),其效果是它們的2-5倍。且混凝過(guò)程中絮凝體形成快,沉淀速度高,因而反應(yīng)、沉淀時(shí)間可縮短。在相應(yīng)條件下可提高處理能力1.5-3倍,沉淀渣泥的脫水性能高于Al2(SO4)3等。在等投藥量下,堿式氯化鋁混凝時(shí)消耗水中堿度小于各種無(wú)機(jī)混凝劑,處理后的水的pH值也降低得很少。特別是處理高濁度水時(shí),可少加或不加堿性助凝劑以提高堿度。
例如:以前以FeSO4·7H2O作混凝劑時(shí),配成溶液后,從水中加入鐵鹽電離生成Fe3+開(kāi)始到水解過(guò)程達(dá)到平衡為止,即產(chǎn)生了Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe(OH)3、Fe(OH)4-...等一些價(jià)數(shù)不同的聚合離子。這些聚合體都參與了吸附、壓縮雙電層、架橋聯(lián)接作用,促使混凝和聚沉。
如果原水中堿度不足,還不能完成上述反應(yīng),則應(yīng)加入石灰輔助其反應(yīng)。
如果水中的pH值及溶解氧含量不能構(gòu)成Fe(OH)2的氧化條件時(shí),還需要在水中加一定劑量的氯氣來(lái)促使其氧化過(guò)程:
6FeSO4十3Cl2=2Fe2(SO4)3+FeCl3
按此反應(yīng)計(jì)算,每毫克FeSO4/升需耗氯氣0.234毫克。
以上計(jì)算只考慮了FeSO4·7H2O在水解及氧化過(guò)程中所消耗的一定的CaO(堿量)的量和氯氣的用量,沒(méi)有涉及到在實(shí)際工藝過(guò)程中還存在的諸多因素所影響到石灰、氯氣的消耗問(wèn)題。下面是根據(jù)常年具體的水質(zhì)情況對(duì)照說(shuō)明使用兩種不同藥劑所消耗的石灰和氯氣的用量:
年月 | 1991.4-1992.3 | 1993.4-1994.3 |
藥劑 | 使用FeSO4時(shí) | 改用堿式氯化鋁后 |
年產(chǎn)量m3/月均產(chǎn)量m3 | 6675550/556295.8 | 7573956/631163 |
藥劑年耗t/單耗kg/m3 | 103.08/0.0327 | 39.15/0.00523 |
CaO年耗t/單耗kg/m3 | 1252.11/0.1934 | 1390.07/0.1842 |
Cl2年耗t/單耗kg/m3 | 22.428/0.00304 | 8.497/0.001236 |
據(jù)兩年同期相比較,每噸水CaO單耗降低了4.757%;Cl2單耗降低了59.34%,年耗降低了62.114%。從經(jīng)濟(jì)效益和工藝生產(chǎn)上看堿式氯化鋁的應(yīng)用比用FeSO4更有益。而且,當(dāng)水中色度較大時(shí),不能用FeSO4作混凝劑。因?yàn)椋現(xiàn)e2+與產(chǎn)生色度的雜質(zhì)作用易生成顏色更深的不易聚沉的新生物質(zhì)。
以FeSO4作混凝劑要想達(dá)到理想的混凝、聚沉效果,既需將Fe2+氧化成Fe3+,消耗一定量的氯氣,又降低了水中的堿度,另一方面又要增加一定量的Ca(OH)2。于是,這組矛盾交替出現(xiàn),給工藝操作、水質(zhì)指標(biāo)的穩(wěn)定、控制造成了較大的困難。
而堿式氯化鋁卻解決了這一難題。它適宜的投藥量范圍寬,即使投加過(guò)量或操作有誤、設(shè)備失控也不易產(chǎn)生副作用;適應(yīng)原水pH值寬范圍,在pH值=5-9范圍都可以使用;對(duì)原水濁度、溫度、堿度、有機(jī)物含量的變化適應(yīng)性強(qiáng);處理后的水增加鹽份少,腐蝕性相對(duì)較小。因而,有利于操作管理和凈水的可靠性。
堿式氯化鋁在水處理工藝上的應(yīng)用不僅降低了氯氣的消耗量,同時(shí)也降低了出水的余氯含量,其指標(biāo)合格率由原來(lái)的96.88%提高到99.67%,這就給脫鹽系統(tǒng)提供了良好的工藝條件。如果余氯含量過(guò)大,對(duì)陽(yáng)樹脂會(huì)造成很大的影響,當(dāng)進(jìn)入樹脂床層時(shí),活性氯與水反應(yīng)生成活性氧。活性氧將破壞樹脂的交聯(lián)結(jié)構(gòu),發(fā)生磺酸基的脫落和樹脂顆粒的破碎,從而使樹脂交換容量下降,陽(yáng)床制水量下降,陽(yáng)床漏Na+引起陰床漏硅。同時(shí),陽(yáng)樹脂上脫落下來(lái)的產(chǎn)物變?yōu)榭扇苄晕镔|(zhì)并帶有弱酸基,當(dāng)它隨水流進(jìn)陰離子交換器時(shí),會(huì)被陰樹脂吸附,增加了陰離子交換器的負(fù)荷,使得陰床交換容量下降,SiO2提前泄漏。
經(jīng)過(guò)一年多的堿式氯化鋁在水處理工藝中的應(yīng)用,澄清池出水濁度、余氯含量明顯下降。經(jīng)活性碳過(guò)濾器處理后,余氯指標(biāo)合格率由原來(lái)的92.3%上升到100%,完全避免了Cl-后移給脫鹽帶來(lái)的樹脂污染和破壞。
綜上所述,由生產(chǎn)實(shí)踐可看出:堿式氯化鋁能廣泛的應(yīng)用于水處理工藝中,并逐步取代其它無(wú)機(jī)鹽混凝劑。