生產中我們試著采用過不同廠家但同規格的PAC(聚合氯化鋁來舉(ju)例說明),使用中卻發現效果存在著明顯的差異,因此我們查找了相關類容,對相關知識做了一個總結,其中主要涉及PAC生產過程中的有:原材料差異、生產工藝、設備與技術、后處理工藝、產品純度與雜質含量、質量控制體系和穩定性、鹽基度差別。當然啦這些方面不是我們操心的,對于使用者我們更關注產品的采購和實際使用效果。
PAC 自身特性(xing)
含(han)量(liang)(liang):PAC 中(zhong)(zhong)氧化(hua)鋁(Al₂O₃)的(de)(de)含(han)量(liang)(liang)是衡量(liang)(liang)其產品質量(liang)(liang)和混凝(ning)能(neng)力的(de)(de)關(guan)鍵指標。通常,氧化(hua)鋁含(han)量(liang)(liang)越(yue)(yue)高(gao),PAC 的(de)(de)混凝(ning)性(xing)能(neng)越(yue)(yue)強,對水(shui)中(zhong)(zhong)污染(ran)物的(de)(de)去除效(xiao)(xiao)果也(ye)就越(yue)(yue)好。例如,在處理高(gao)濁度的(de)(de)河水(shui)時(shi),使用氧化(hua)鋁含(han)量(liang)(liang)為(wei) 30% 的(de)(de) PAC,相(xiang)較于含(han)量(liang)(liang)為(wei) 25% 的(de)(de)產品,能(neng)更快速、有(you)效(xiao)(xiao)地使水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)懸浮顆粒凝(ning)聚沉(chen)降(jiang),降(jiang)低(di)水(shui)的(de)(de)濁度。
鹽基度:鹽基度反映了 PAC 中羥基(OH⁻)與鋁離子(Al³⁺)的摩爾比,體現了 PAC 中羥基鋁離子的含量情況。鹽基度對 PAC 的溶解性和混凝性能有著重要影響。當鹽基度過高時,PAC 在水中的溶解性可能會變差,導致其無法充分分散,難以與水中雜質充分接觸并發揮混凝作用;而鹽基度過低,又會影響其水解產物的形態和性質,使得混凝過程中對顆粒的吸附架橋和網捕能力下降 。不同鹽基度的 PAC 適用于不同水質,比如處理高堿度廢水時,選擇鹽基度相對較低的 PAC 產品,能更好地適應廢水的堿性環境,發揮其混凝性能;而處理一般的中性或弱酸性水質時,鹽基度適中的 PAC 往往效果更佳 。
不(bu)(bu)同(tong)廠家生(sheng)產(chan)的同(tong)規格 PAC,鹽(yan)(yan)基度(du)可能不(bu)(bu)同(tong)。70% 的鹽(yan)(yan)基度(du)適合低(di)濁度(du)水(shui),85% 的鹽(yan)(yan)基度(du)適合高濁度(du)水(shui),鹽(yan)(yan)基度(du)相差 5%,就可能導致加藥(yao)量波動 20% 。若實際水(shui)質與(yu) PAC 鹽(yan)(yan)基度(du)不(bu)(bu)匹配,會影(ying)響使用效果,如用適合高濁度(du)水(shui)的高鹽(yan)(yan)基度(du) PAC 處理低(di)濁度(du)水(shui),可能出(chu)現絮凝過度(du)或不(bu)(bu)足等問題(ti) 。PAC 有多(duo)種類型,包括(kuo)普通(tong)(tong)型、復合(he)(he)型等(deng)。普通(tong)(tong)型 PAC 適用于處(chu)理(li)大多(duo)數常(chang)規(gui)水(shui)質(zhi)(zhi);復合(he)(he)型 PAC 則是在(zai)普通(tong)(tong) PAC 的(de)基(ji)礎(chu)上(shang),添加了其他成(cheng)分或(huo)經過特殊工藝處(chu)理(li),使其在(zai)處(chu)理(li)復雜(za)水(shui)質(zhi)(zhi)(如含(han)有多(duo)種污染(ran)物(wu)(wu)、水(shui)質(zhi)(zhi)波動較大的(de)工業廢(fei)水(shui)等(deng))時(shi)具有更好的(de)混凝效果。例(li)如,在(zai)處(chu)理(li)印(yin)染(ran)廢(fei)水(shui)時(shi),由于其水(shui)質(zhi)(zhi)成(cheng)分復雜(za),含(han)有大量(liang)的(de)染(ran)料、助劑等(deng)有機物(wu)(wu),使用復合(he)(he)型 PAC 可能會(hui)比普通(tong)(tong)型 PAC 對(dui)廢(fei)水(shui)中的(de)污染(ran)物(wu)(wu)有更好的(de)去(qu)除效果,能夠更有效地降低廢(fei)水(shui)的(de)色度和化(hua)學需(xu)氧(yang)量(liang)(COD) 。PAC 的(de)(de)(de)溶解性(xing)(xing)決(jue)定了(le)其(qi)在(zai)水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)分散(san)程度和(he)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)速(su)(su)度。良好的(de)(de)(de)溶解性(xing)(xing)能使(shi) PAC 迅速(su)(su)、均(jun)勻地分散(san)在(zai)水(shui)(shui)中(zhong),與水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)懸浮顆粒、膠(jiao)體等(deng)雜質(zhi)充分接(jie)觸,快速(su)(su)發揮混(hun)(hun)(hun)凝(ning)作用。相(xiang)反,溶解性(xing)(xing)差的(de)(de)(de) PAC 在(zai)水(shui)(shui)中(zhong)難以充分溶解,會形成部分未(wei)溶解的(de)(de)(de)顆粒或團(tuan)塊,不僅無法有效發揮混(hun)(hun)(hun)凝(ning)功能,還可(ke)能堵塞加(jia)藥(yao)設(she)備和(he)管道。例如,在(zai)冬季(ji)低(di)溫環境下,部分 PAC 產品的(de)(de)(de)溶解性(xing)(xing)會變(bian)差,導(dao)致其(qi)在(zai)水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)溶解速(su)(su)度變(bian)慢(man),混(hun)(hun)(hun)凝(ning)反應不充分,使(shi)得(de)絮凝(ning)體形成緩慢(man)且小(xiao)而松散(san),不利于沉降,從而影響 PAC 的(de)(de)(de)使(shi)用效果 。
水質(zhi)條件
pH 值:pH 值(zhi)對 PAC 的(de)(de)混(hun)凝(ning)(ning)效(xiao)(xiao)果影響(xiang)極(ji)大,因(yin)為它會(hui)改變(bian)(bian) PAC 中鋁離(li)子(zi)的(de)(de)水(shui)(shui)解形態和存(cun)在形式(shi)。PAC 在 pH 值(zhi)為 6 - 9 的(de)(de)范圍內通常具(ju)有最(zui)佳的(de)(de)混(hun)凝(ning)(ning)效(xiao)(xiao)果。當(dang) pH 值(zhi)小于 6 時(shi),酸性(xing)較強(qiang),會(hui)抑制 PAC 中鋁離(li)子(zi)的(de)(de)水(shui)(shui)解反應,使其(qi)主(zhu)要以(yi) Al³⁺ 離(li)子(zi)形式(shi)存(cun)在,難以(yi)形成具(ju)有良好吸附和絮(xu)凝(ning)(ning)能力的(de)(de)氫氧(yang)化鋁(Al (OH)₃ )膠(jiao)體,從而(er)導致混(hun)凝(ning)(ning)效(xiao)(xiao)果變(bian)(bian)差;當(dang) pH 值(zhi)大于 9 時(shi),堿性(xing)較強(qiang),鋁離(li)子(zi)會(hui)水(shui)(shui)解生成偏鋁酸根離(li)子(zi)(AlO₂⁻ ),同樣(yang)失(shi)去(qu)了良好的(de)(de)混(hun)凝(ning)(ning)性(xing)能。例如(ru),在處(chu)理酸性(xing)工業(ye)廢水(shui)(shui)時(shi),如(ru)果不先(xian)調節 pH 值(zhi),直(zhi)接投加 PAC,可能無(wu)法達到預期的(de)(de)混(hun)凝(ning)(ning)效(xiao)(xiao)果;而(er)在處(chu)理堿性(xing)污水(shui)(shui)時(shi),也(ye)需要將 pH 值(zhi)調整到合(he)適范圍,才能使 PAC 有效(xiao)(xiao)發(fa)揮作用 。水溫:水(shui)溫(wen)(wen)(wen)低時,PAC 的(de)水(shui)解速度(du)慢,分(fen)子(zi)運動減緩,導致其(qi)與水(shui)中雜(za)質(zhi)的(de)碰(peng)撞(zhuang)機會(hui)減少,絮凝(ning)體不(bu)易形(xing)成且小而(er)松(song)散,沉降(jiang)速度(du)慢,不(bu)利于(yu)后續(xu)的(de)沉淀(dian)分(fen)離。例(li)如,在寒冷地區的(de)冬季,水(shui)溫(wen)(wen)(wen)可能(neng)只有幾攝氏度(du),此時 PAC 的(de)混凝(ning)效果會(hui)明(ming)顯減弱(ruo),可能(neng)需要增加(jia)投(tou)藥量或者采取適(shi)當的(de)加(jia)熱措施來(lai)提(ti)高(gao)(gao)水(shui)溫(wen)(wen)(wen),改善混凝(ning)效果。另一方面,水(shui)溫(wen)(wen)(wen)過高(gao)(gao)(但在實際(ji)水(shui)處理場景中一般較少出現水(shui)溫(wen)(wen)(wen)過高(gao)(gao)情況)可能(neng)會(hui)使 PAC 的(de)某(mou)些成分(fen)發生(sheng)熱降(jiang)解或其(qi)他化學反應,影(ying)響其(qi)穩定性和混凝(ning)性能(neng) 。懸浮顆粒含量:當懸(xuan)(xuan)浮顆(ke)(ke)(ke)粒(li)含量(liang)適(shi)中且顆(ke)(ke)(ke)粒(li)大(da)(da)(da)小不一時(shi),顆(ke)(ke)(ke)粒(li)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)碰撞機(ji)會(hui)較(jiao)(jiao)(jiao)多,有利于(yu) PAC 發(fa)揮電中和、吸(xi)附架橋等作用,促進絮(xu)(xu)(xu)凝體(ti)的(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)和長(chang)大(da)(da)(da)。然而,當懸(xuan)(xuan)浮顆(ke)(ke)(ke)粒(li)含量(liang)過(guo)低時(shi),顆(ke)(ke)(ke)粒(li)間的(de)(de)(de)(de)碰撞機(ji)會(hui)減(jian)少,難(nan)以(yi)形(xing)成(cheng)(cheng)較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)絮(xu)(xu)(xu)凝體(ti),不利于(yu)絮(xu)(xu)(xu)凝的(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng);而懸(xuan)(xuan)浮顆(ke)(ke)(ke)粒(li)含量(liang)過(guo)高,可能(neng)會(hui)超出 PAC 的(de)(de)(de)(de)處理(li)能(neng)力,導致 PAC 無法充分覆蓋和凝聚所有顆(ke)(ke)(ke)粒(li),同樣會(hui)影響混凝效果。此外,顆(ke)(ke)(ke)粒(li)的(de)(de)(de)(de)性質(如表面(mian)電荷(he)、親水性等)和大(da)(da)(da)小分布也(ye)會(hui)影響混凝效果。例如,顆(ke)(ke)(ke)粒(li)細小且均勻時(shi),由于(yu)比表面(mian)積大(da)(da)(da),表面(mian)電荷(he)相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)(jiao)(jiao)多,會(hui)增加 PAC 的(de)(de)(de)(de)投加量(liang)才(cai)能(neng)達到較(jiao)(jiao)(jiao)好的(de)(de)(de)(de)混凝效果,而且形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)絮(xu)(xu)(xu)凝體(ti)也(ye)相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)(jiao)(jiao)小,沉降(jiang)性能(neng)較(jiao)(jiao)(jiao)差 。有機物及其他雜質含量:水中(zhong)的(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)含量(liang)過高會對(dui) PAC 的(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)效(xiao)果(guo)產生不利(li)(li)影響。這(zhe)是因為有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)會與 PAC 發(fa)生競爭吸附,占(zhan)據 PAC 的(de)(de)(de)活性吸附位點,降(jiang)低其對(dui)懸浮顆粒(li)的(de)(de)(de)吸附能(neng)力(li);同時(shi),部(bu)分有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)還(huan)可(ke)能(neng)會包裹(guo)在(zai)懸浮顆粒(li)表面,阻礙(ai) PAC 與顆粒(li)的(de)(de)(de)接(jie)觸,使絮(xu)凝(ning)過程難以順利(li)(li)進行。例如(ru),在(zai)處理含有(you)(you)大量(liang)腐殖質等(deng)(deng)有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)的(de)(de)(de)地表水時(shi),需要(yao)增(zeng)加(jia) PAC 的(de)(de)(de)投藥量(liang)才能(neng)達到較好的(de)(de)(de)絮(xu)凝(ning)效(xiao)果(guo)。此外,水中(zhong)的(de)(de)(de)其他雜質如(ru)二價以上的(de)(de)(de)正離(li)子(zi)(如(ru) Ca²⁺、Mg²⁺ 等(deng)(deng))一般對(dui)混凝(ning)有(you)(you)一定的(de)(de)(de)促進作用,它們可(ke)以通過壓縮膠體顆粒(li)的(de)(de)(de)雙電層,增(zeng)強 PAC 的(de)(de)(de)電中(zhong)和能(neng)力(li);而(er)某些陰離(li)子(zi)(如(ru)磷酸根離(li)子(zi)、硫酸根離(li)子(zi)等(deng)(deng))、表面活性物(wu)質等(deng)(deng)則可(ke)能(neng)會與 PAC 發(fa)生反應或干擾(rao)其作用過程,對(dui)混凝(ning)產生不利(li)(li)影響 。
使用條(tiao)件
投加量:PAC 的(de)投(tou)加(jia)量(liang)需(xu)要根據水(shui)(shui)質和(he)處理(li)目標(biao)進行控制。投(tou)加(jia)量(liang)過(guo)(guo)少,無(wu)法(fa)(fa)提供足夠的(de)混凝成(cheng)(cheng)分來中和(he)水(shui)(shui)中膠(jiao)體顆(ke)粒(li)的(de)電荷,也難以形成(cheng)(cheng)有效的(de)吸附架橋作用,導致(zhi)(zhi)無(wu)法(fa)(fa)有效絮凝污(wu)水(shui)(shui)中的(de)雜質;而投(tou)加(jia)量(liang)過(guo)(guo)多,不僅會(hui)增(zeng)加(jia)處理(li)成(cheng)(cheng)本,還可能(neng)產生負面效果,如使膠(jiao)體顆(ke)粒(li)表面電荷被過(guo)(guo)度(du)中和(he),導致(zhi)(zhi)顆(ke)粒(li)重新穩定,出(chu)現 “返渾” 現象,使濁度(du)上升。例如,在(zai)處理(li)某一特定污(wu)水(shui)(shui)時,通過(guo)(guo)燒(shao)杯試(shi)驗確(que)定最(zui)佳(jia)投(tou)加(jia)量(liang)為 50mg/L,如果實際投(tou)加(jia)量(liang)僅為 30mg/L,可能(neng)會(hui)發(fa)現水(shui)(shui)中懸浮物(wu)去(qu)除不徹底;若投(tou)加(jia)量(liang)增(zeng)加(jia)到(dao) 80mg/L,則(ze)可能(neng)出(chu)現出(chu)水(shui)(shui)濁度(du)不降反升的(de)情況 。混合與反應時間:PAC 與水(shui)的混(hun)合程度和反應(ying)時(shi)間對其混(hun)凝效果(guo)至(zhi)關(guan)重要。在(zai)混(hun)合階段(duan),需要快速攪拌(ban),使 PAC 迅(xun)速、均勻地分(fen)(fen)(fen)散在(zai)水(shui)中,與水(shui)中雜質(zhi)充分(fen)(fen)(fen)接觸(chu),這一(yi)過(guo)(guo)(guo)程一(yi)般持(chi)續 1 - 2 分(fen)(fen)(fen)鐘。如(ru)果(guo)混(hun)合不(bu)充分(fen)(fen)(fen),PAC 會在(zai)水(shui)中局(ju)部濃(nong)度過(guo)(guo)(guo)高或過(guo)(guo)(guo)低(di),無法與所(suo)有(you)(you)雜質(zhi)有(you)(you)效接觸(chu),導(dao)致混(hun)凝不(bu)完全。在(zai)反應(ying)階段(duan),攪拌(ban)速度要逐漸(jian)減慢,給予足夠的反應(ying)時(shi)間(通常 10 - 20 分(fen)(fen)(fen)鐘)讓絮(xu)體(ti)成長(chang)。反應(ying)時(shi)間過(guo)(guo)(guo)短,絮(xu)凝體(ti)來不(bu)及長(chang)大(da),難以沉(chen)降(jiang)分(fen)(fen)(fen)離;而反應(ying)時(shi)間過(guo)(guo)(guo)長(chang),已形(xing)成的絮(xu)體(ti)可(ke)能會被攪拌(ban)打碎,影響沉(chen)淀效果(guo)。