聚合氯化鋁（PAC）是一種廣泛應(yīng)用于水處理的高效無機(jī)高分子混凝劑，其凈水原理主要通過電中和、吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃三種機(jī)制協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)水中懸浮物、膠體及溶解性污染物的快速去除。以下是其具體作用過程及原理：
1. 電中和作用（壓縮雙電層）
原理：水中膠體顆粒（如黏土、有機(jī)物、細(xì)菌等）通常帶負(fù)電荷，表面形成雙電層結(jié)構(gòu)，使顆粒間因靜電斥力而保持分散狀態(tài)，難以聚集沉淀。
PAC的作用：聚合氯化鋁溶于水后解離出多價陽離子（如Al3?、Al(OH)2?等），這些陽離子通過靜電作用中和膠體顆粒表面的負(fù)電荷，降低雙電層厚度，削弱顆粒間的斥力，使膠體脫穩(wěn)并相互碰撞聚集。
效果：膠體顆粒失去穩(wěn)定性后，形成微小聚集體（礬花），為后續(xù)沉淀或過濾創(chuàng)造條件。
2. 吸附架橋作用
原理：PAC分子結(jié)構(gòu)中含有大量羥基（-OH）和鋁氧聚合物鏈，這些鏈狀結(jié)構(gòu)具有高比表面積和活性吸附位點(diǎn)。
PAC的作用：解離后的PAC分子通過范德華力、氫鍵或化學(xué)鍵吸附在膠體顆粒表面，同時其長鏈結(jié)構(gòu)可橫跨多個顆粒，形成“橋接”作用，將分散的顆粒連接成更大的絮體。
效果：絮體尺寸顯著增大，沉降速度加快，提高沉淀效率。
3. 網(wǎng)捕卷掃作用
原理：當(dāng)PAC投加量較大時，水解產(chǎn)物（如Al(OH)?膠體）會形成密集的絮狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
PAC的作用：這些絮狀物在沉降過程中像“網(wǎng)”一樣捕獲水中的微小顆粒、膠體及溶解性有機(jī)物，通過物理包裹將其卷掃至沉淀物中。
效果：進(jìn)一步去除水中殘留的懸浮物和溶解性污染物，提升出水水質(zhì)。
PAC凈水過程的階段劃分
水解階段：PAC溶于水后，Al3?迅速水解生成單核羥基鋁離子（如Al(OH)2?），進(jìn)一步聚合為多核羥基鋁絡(luò)合物（如Al?(OH)??3?、Al??(OH)????等）。
混凝階段：多核絡(luò)合物通過電中和和吸附架橋作用，使膠體脫穩(wěn)并形成微小礬花。
絮凝階段：礬花在緩慢攪拌下進(jìn)一步碰撞聚集，形成大而密實(shí)的絮體。
沉淀階段：絮體在重力作用下沉降，分離出清水。
PAC的優(yōu)勢
高效性：電荷中和能力強(qiáng)，絮體形成快且密實(shí)，沉降速度快。
適應(yīng)性廣：適用于低濁度、高濁度、低溫或高有機(jī)物含量的原水。
pH范圍寬：在pH 5-9范圍內(nèi)均能有效工作，無需大幅調(diào)節(jié)pH。
殘留鋁低：合理投加量下，出水鋁含量符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)（通常≤0.2 mg/L）。
應(yīng)用場景
聚合氯化鋁廣泛用于：
飲用水處理：去除濁度、色度、細(xì)菌及有機(jī)物。
工業(yè)廢水處理：處理造紙、印染、食品加工等行業(yè)的廢水。
污泥脫水：作為絮凝劑改善污泥脫水性能。
注意事項(xiàng)
投加量控制：過量投加可能導(dǎo)致膠體再穩(wěn)或出水鋁超標(biāo)。
混合條件：需快速攪拌（約1分鐘）使PAC均勻分散，隨后慢速攪拌（約15分鐘）促進(jìn)絮體生長。
與其他藥劑協(xié)同：可與聚丙烯酰胺（PAM）等有機(jī)絮凝劑聯(lián)用，提升絮體強(qiáng)度和沉降速度。
通過上述機(jī)制，聚合氯化鋁實(shí)現(xiàn)了對水中污染物的高效去除，成為水處理領(lǐng)域不可或缺的核心藥劑之一。
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