在(zai)現代(dai)絮凝(ning)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)中，已從形(xing)(xing)態(tai)(tai)學方面證明(ming)聚(ju)(ju)合(he)氯化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)（PAC）主要(yao)由3種形(xing)(xing)態(tai)(tai)構(gou)成［1～3］：Ala形(xing)(xing)態(tai)(tai)（主要(yao)包括鋁(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)由離子、單(dan)體(ti)、低聚(ju)(ju)物）、Alb形(xing)(xing)態(tai)(tai)（鋁(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)合(he)物）和Alc（三(san)羥(qian)化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)溶液或凝(ning)膠），并可分(fen)別(bie)求得各(ge)自(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)含量及(ji)比例：AlT＝Ala+Alb+Alc（1）一(yi)(yi)(yi)般認為(wei)Alb部(bu)分(fen)是(shi)(shi)*的(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)聚(ju)(ju)絮凝(ning)形(xing)(xing)態(tai)(tai)，并證明(ming)Alb即為(wei)Al13的(de)(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)合(he)形(xing)(xing)態(tai)(tai)（化(hua)學式為(wei)Al13O4（OH）7+24）［4］，它實際上是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)定控制(zhi)條件下鋁(lv)(lv)(lv)離子的(de)(de)(de)(de)(de)水解—聚(ju)(ju)合(he)—沉淀過程的(de)(de)(de)(de)(de)動力(li)學中間(jian)產物。采(cai)用電(dian)(dian)化(hua)學方法制(zhi)備絮凝(ning)劑(ji)主要(yao)是(shi)(shi)采(cai)用電(dian)(dian)解法制(zhi)備堿式氯化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)和電(dian)(dian)滲析法制(zhi)備一(yi)(yi)(yi)般概念上的(de)(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)合(he)氯化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)。在(zai)前期(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)中［5～7］，一(yi)(yi)(yi)種以(yi)Alb為(wei)優勢(shi)形(xing)(xing)態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)合(he)氯化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)采(cai)用電(dian)(dian)解法制(zhi)備成功(gong)，它具有(you)高堿化(hua)度、高Alb形(xing)(xing)態(tai)(tai)等特點，具備凈水*絮凝(ning)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學形(xing)(xing)態(tai)(tai)條件。

1　E—PAC的制(zhi)備

　　連續進料、出料的電解制備反應系統見圖1。
　　電(dian)解(jie)液(ye)采用(yong)三氯化鋁溶(rong)液(ye)，陽極為(wei)金屬鋁，電(dian)流為(wei)600 A，電(dian)壓為(wei)1.4 V，E—PAC為(wei)無(wu)色透明液(ye)體，產量為(wei)100 kg/d，W（Al2O3）＝10%，W（Alb）＝67.6%，W（堿化度）＝64.5%。

電解法制備PAC在水處理中的應用研究

2　試驗方法

2.1燒杯試驗
　　采用燒杯攪拌試驗考察E—PAC對水中的濁度、腐殖質、COD、油的去除效果。模擬的渾濁水和含腐殖質水分別采用高嶺土和富里酸（山西產）加1∶1的自來水和去離子水配制，生活污水和含油廢水均為實際水樣。燒杯攪拌試驗在美國產六聯攪拌器上進行，使用2 L燒杯，內充1.5 L水樣，在280 r/min混合攪拌1 min，然后在40 r/min下混合反應10 min，靜置沉淀15 min，取上清液測定。
2.2　中試
　　E—PAC的中試在絮凝集成系統上進行，系統構(gou)成見圖2。

　　該系統采用絮凝(ning)—攔(lan)截沉淀工藝，建在(zai)北(bei)京(jing)第九給水(shui)(shui)廠(chang)的(de)導示水(shui)(shui)廠(chang)，原水(shui)(shui)濁度(du)為(wei)1.0～87.5 NTU，混凝(ning)藥劑為(wei)九廠(chang)目前使(shi)用的(de)ZB—PAC（淄博產(chan)液體聚(ju)合氯(lv)化鋁）、DY—PAC（唐山產(chan)液體聚(ju)合氯(lv)化鋁）、AS（硫酸鋁）和E—PAC。系統運行(xing)的(de)主要參數，混合：t＝60 s，v＝3m/s，G＝613s-1；反應：T＝15 min（t1＝t2＝t3＝5 min），v1＝0.5 m/s，v2＝0.3m/s，v3＝0.1m/s，G＝80s-1（G1＝125.5s-1、G2＝57.5s-1、G3＝10.4s-1），GT＝7.2×104；沉淀：t＝0.4～2 h。試驗用水(shui)(shui)為(wei)北(bei)京(jing)市第九水(shui)(shui)廠(chang)的(de)原水(shui)(shui)。

3　E—PAC凈(jing)水效果

3.1靜態效果
　　將電解法(fa)制(zhi)備的E—PAC與電滲(shen)析法(fa)制(zhi)備的聚(ju)合(he)氯化鋁(lv)（ED—PAC）、市售聚(ju)合(he)鋁(lv)、三氯化鋁(lv)和硫(liu)酸鋁(lv)進行絮凝效果對比(bi)試驗(yan)，結(jie)果如(ru)圖1、2所示(shi)。

　　結果表明，藥劑投加量相同時，幾種絮凝劑對水中的濁度均有一定的去除效果，硫酸鋁和三氯化鋁的去除效果zui差，DY—PAC和ED—PAC明顯優于硫酸鋁等，但E—PAC在絮凝過程中對濁度的去除率均遠高于其他絮凝劑。對富里酸的去除率也有類似的結果，E—PAC對富里酸的絮凝去除效果，DY—PAC和ED—PAC也優于硫酸鋁等傳統混凝劑，這種結果主要是由于其具有較高的Alb含量。
3.2中試效果
　　①低濁時期經幾種絮凝劑處理后的沉淀池出水效果對比見圖3、4。
　　原水(shui)濁度(du)為1.0～4.0 NTU時，在(zai)同樣的(de)鋁投(tou)加量(liang)下(xia)，E—PAC的(de)水(shui)處理效果明顯比其他絮凝劑好，不僅表現(xian)在(zai)對濁度(du)的(de)去除效率高，而且投(tou)加藥(yao)量(liang)所允許(xu)的(de)范圍也大。

　　②較高濁度水經(jing)幾種絮凝劑處理后的沉淀池(chi)出水效果對比見(jian)圖5。

　　原水濁度為10.5～87.5 NTU時，在3種PAC中，E—PAC對濁度變化的適應性，在同樣的鋁投加量下，分別比DY—PAC和ZB—PAC對濁度的去除效率高約10%～20%，表現出明顯的*性。
3.3處理生活污水
　　取生態環境研究中心家屬區生活污水，比較E—PAC、DY—PAC和ZB—PAC 3種聚合絮凝劑對水中COD和SS的去除效果。試驗用水的SS為321 mg/L，COD為250 mg/L，處理效果見表1。
　　E—PAC對(dui)生活污水(shui)中的(de)SS和(he)COD的(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)效果(guo)均明顯好于(yu)其(qi)他兩種絮凝(ning)劑。當投加(jia)量(liang)均為10 mg/L（以Al2O3計）時，E—PAC可將(jiang)原水(shui)中321 mg/L的(de)SS和(he)250 mg/L的(de)COD分別去(qu)(qu)除(chu)(chu)至3 mg/L和(he)116 mg/L，去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)分別為99.1%和(he)57.6%；而其(qi)他兩種PAC對(dui)SS和(he)COD的(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)明顯低于(yu)E—PAC。

表1　對生活污水的處理效果比較
　　　　 mg/L
 藥劑 E—PAC DY—PAC ZB—PAC
投加量（Al2O3）  3 5 10 3 5 10 3 5 10
水中殘余SS 52 24 3 78 31 13 89 42 23
水中殘余COD 187 142 106 194 153 119 210 165 126

3.4處理含油廢水
　　含油(you)(you)廢水(shui)為錦州(zhou)采(cai)油(you)(you)廠斜(xie)板除油(you)(you)后的出水(shui)，含油(you)(you)為120mg/L，COD為450mg/L，SS為275 mg/L。采(cai)用燒(shao)杯試(shi)驗比較E—PAC、DY—PAC和ZB—PAC三種聚合絮(xu)凝劑對COD、SS、油(you)(you)的去除效(xiao)果(guo)，結果(guo)如(ru)表2所示(shi)。

表2　處理含油廢水的效果對比
mg/L
 藥劑 E—PAC DY—PAC ZB—PAC
投加量（Al2O3） 5 10 20 5 10 20 5 10 20
SS 143 72 14 161 93 28 172 105 33
COD 398 266 182 418 297 221 425 308 246
油(you) 86 45 9 92 54 18 98 49 17

　　當投(tou)加(jia)量均(jun)為20mg/L（Al2O3）時，E—PAC可將原水中275 mg/L的(de)SS、450 mg/L的(de)COD和120 mg/L的(de)油分(fen)別去(qu)除至14 mg/L，182 mg/L和9 mg/L，去(qu)除率分(fen)別為94.9%，59.6%和92.5%，明顯優于(yu)其他兩種絮凝劑(ji)。

4　成本估算

　　電(dian)解法(fa)制(zhi)備(bei)聚(ju)合氯化鋁(lv)的(de)主要(yao)成本來自于鋁(lv)板的(de)消(xiao)耗，如鋁(lv)板價格(ge)按13.5元/kg計算(suan)（包括三氯化鋁(lv)、電(dian)耗與人員(yuan)工資等），則(ze)(ze)制(zhi)備(bei)含10%Al2O3液體PAC的(de)成本約(yue)為800元/t，投加鋁(lv)量(liang)按10-5 mol/L計，則(ze)(ze)噸(dun)水處理成本約(yue)0.16元。與目前市場上質量(liang)較好(hao)的(de)液體PAC的(de)產品（750～800元/t）相(xiang)比，其制(zhi)備(bei)成本略高，估算(suan)結果(guo)如表(biao)3所示。

表3　E — PAC的制備與水處理成本估算 藥劑的制備成本
（元/t） 含鋁量
（%） 折合成鋁價格
（元/kg） 水處理成本
（元/t） 投加鋁量
（10-5 mol/L）
800 5 16 0.16 3.7

5　結論

　　電解法制備的聚合氯化鋁由于其zui有效的絮凝成分Alb遠高于普通聚合氯化鋁和傳統混凝劑，所以對水中的濁度、腐殖質以及污水中的COD、SS、油類污染物具有優異的去除效果。電解法制備聚合氯化鋁設備簡單，參數易于控制，適合于各種規模和水質的給水和污水處理，并有利于水處理過程的自動化控制，具有很好的應用前景。
　　電(dian)解制備聚合氯化鋁(lv)的主要問題是其采用(yong)金(jin)屬(shu)鋁(lv)作為鋁(lv)的主要來源，由于(yu)金(jin)屬(shu)鋁(lv)價格較高，增加了(le)藥劑(ji)的制備成本(ben)，但由于(yu)其較高的Alb含(han)量和的凈水(shui)性能，其綜合制水(shui)成本(ben)應與普通PAC相當(dang)。

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