目前，傳統(tǒng)無機(jī)凝聚劑正逐漸被無機(jī)高分子絮凝劑所取代，聚鋁是由一系列的多鋁多輕基絡(luò)合物所組成，它們的結(jié)構(gòu)特征決定了它們的絮凝性能。系統(tǒng)闡述了聚合氯化鋁（PAC）的基本性質(zhì)、絮凝形態(tài)、混凝機(jī)理及應(yīng)用。

污水廢水處理工藝中，混凝過程（混合、凝聚、絮凝）是常規(guī)給水處理和污水處理的重要環(huán)節(jié)，它決定著后續(xù)流程的運行工況、最終出水質(zhì)量和處理成本，因而成為環(huán)境工程中重要的研究開發(fā)領(lǐng)域。聚合氯化鋁的固體產(chǎn)品具有吸附活性強(qiáng)、沉淀快、適應(yīng)pH值范圍高、水溫適用性好等優(yōu)勢，其凈水效果是Al2（SO4）3的4～5倍[1]，是目前國內(nèi)應(yīng)用較廣的高效水處理劑之一。

1. 聚合氯化鋁的基本性質(zhì)

聚合氯化鋁（polyaluminium Chloride，PAC）是一種具有代表性的無機(jī)高分子絮凝劑。[2]它可以通過多種方法進(jìn)行制備，常用方法為鋁酸鈣鹽酸酸溶一步法和鋁礬土與鋁酸鈣結(jié)合酸溶2步法，但這種方法制備成本很低，產(chǎn)品中重金屬離子偏高，產(chǎn)品可用于工業(yè)廢水處理。聚合氯化鋁一般表示為[A12（OH）nCl6-n]m，其中n可取1～5中間的任何整數(shù)，m則為

2. 聚合氯化鋁的最佳絮凝形態(tài)

現(xiàn)廣泛采用表征聚合氯化鋁中聚合物種類的方法主要有Ferron比色法和AINMR核磁共振法。[3]

Ferron試劑與Al（Ⅲ）中的單體及不同聚合物有不同的反應(yīng)速率，從而采用Ferron逐時絡(luò)合分光光度法能把它們分為3類，Ala包括單體及初聚物（All一3），Alb包括低聚物（如A16一8）和中聚物（Al13），Alc包括高聚物（Al>13）和溶膠態(tài)。

利用Ferron法測定的Alb或與核磁共振法測定的中聚物（Al13）數(shù)量相同。目前對于中聚物（Al13）和高聚物（Al>13）在混凝過程中發(fā)揮的作用較有爭議。這在聚合氯化鋁的宏觀性質(zhì)上反應(yīng)在鹽基度對混凝效果的影響，實際應(yīng)用中聚合氯化鋁中氧化鋁和鹽基度是同樣重要的指標(biāo)。

3. 聚合氯化鋁的混凝機(jī)理

PAC對水中膠體顆�；蚰z體污染物的混凝是Al3+鹽水解—聚合產(chǎn)物對其進(jìn)行電性中和、脫穩(wěn)和吸附架橋作用生成粗顆粒絮凝體而去除的。為了說明Al3+鹽水解—聚合產(chǎn)物的作用條件，一些學(xué)者研究[4-6]并給出了各種混凝區(qū)域圖，例如表明藥劑投加量C和顆粒物表面積濃度的C-S圖，C和pH關(guān)系的LgC-pH圖以及LgC-LgS-pH圖等，還利用表面化學(xué)和電化學(xué)中雙電層概念，通過有效擴(kuò)散層電荷密度、電位和有效碰撞系數(shù)的計算得到了絮凝效率n/n0，n0和n分別為混凝前后顆粒物的濃度。

Al3+鹽水解—聚合產(chǎn)物是由一些不同聚合度的聚合陽離子所組成。他不僅可處理生活用水，也可處理工業(yè)廢水和去除一些有害陰、陽離子。它們在水處理技術(shù)領(lǐng)域中的作用可概括為：（1）對水中膠體顆粒污染物進(jìn)行電性中和脫穩(wěn)的凝聚作用；（2）對已凝聚的次生粗大顆粒進(jìn)行吸附架橋的絮凝作用；（3）除去水中有害離子的吸附和絡(luò)合作用。絮凝作用更多地決定于Al3+鹽水解—聚合產(chǎn)物中多聚體的表面結(jié)構(gòu)特征。多聚體表面上極性活性部位應(yīng)該和被凝聚的次生粗大顆粒表面上活性部分進(jìn)行較強(qiáng)烈的相互作用，即只有二者的表面結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，絮凝過程才能自動向體系能量減小的方向進(jìn)行。

4. PAC在水處理的應(yīng)用

4.1 造紙廢水的處理

采用PAC混凝沉淀處理造紙中段水，隨著鹽基度的增加，COD和SS的去除率增加。但是鹽基度>75%后，去除率轉(zhuǎn)而下降。溫度25℃下，投加鹽基度為75%的PAC 0.6g·L-1，能使出水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。原水質(zhì)為pH =8.0，COD=1.3g/L，SS=0.666g/L，聚合氯化鋁鹽基度對處理效果的影響如下表所示。

4.2 洗滌廢水處理中的應(yīng)用

洗滌廢水中含有大量表面活性劑。在洗滌廢水中投加PAC，將產(chǎn)生大量帶有正電荷的陽離子及羥基橋聯(lián)形成的多核高電荷配合離子，它們對懸浮膠粒表面的電荷有很強(qiáng)的吸附電中和能力和壓縮雙電層能力，致使膠體粒子脫穩(wěn)，最后形成的高聚合氫氧化物把污染物吸附沉淀網(wǎng)捕分離出水體。

4.3 機(jī)械加工廢水處理中的應(yīng)用

機(jī)械加工過程中普遍使用乳化液作為冷卻、潤滑、清洗和防銹劑來提高產(chǎn)品的質(zhì)量。采用靜態(tài)混凝處理乳化廢液，投加2g·L-1的PAC，2mL·L-1的PAM（8% ），最佳pH值范圍6.5～7.5，混凝時間6min，靜態(tài)分離時間60min，出水清澈透明，油含量小于10mg·L-1，COD約800mg·L-1。若再經(jīng)煤渣灰吸附處理，出水油含量小于3mg/L，COD

5.小結(jié)

（1） PAC對水中膠體顆粒或膠體污染物的混凝是Al3+鹽水解—聚合產(chǎn)物對其進(jìn)行電性中和、脫穩(wěn)和吸附架橋作用生成粗顆粒絮凝體而去除的。

（2）實踐證明在水處理中使用PAC替代傳統(tǒng)的鐵鋁鹽混凝劑，可明顯提高水處理凈化效能，降低處理成本，改善出水水質(zhì)。

（3）進(jìn)一步對聚合氯化鋁進(jìn)行改良，開發(fā)新型混凝劑，如PAC-高分子復(fù)配體、PAC-陽離子配合體等，提高其水處理能力。