摘　要：采用混凝沉淀的试验方法研究了聚氯化铝盐基度与混凝效果的关系，结果表明，在盐基度为0～92%范围内，混凝效果随盐基度的增加而提高，但盐基度在80%以上时变幅趋缓。与国内、外标准和产品比较，盐基度上限有较大拓宽。

　　关键词：聚氯化铝;混凝剂;盐基度

　　中图分类号：TU991.22文献标识码：C

　　文章编号：1000-4602(2001)08-0071-03

　　聚氯化铝(PAC)与传统无机混凝剂的根本区别在于传统无机混凝剂为低分子结晶盐，而聚氯化铝的结构由形态多变的多元羟基络合物及聚合物组成，为无定形的无机高分子，因而聚氯化铝表现出许多不同于传统混凝剂的特异混凝功能。引起聚氯化铝形态多变的基本成分是OH离子，衡量聚氯化铝中OH离子的指标叫盐基度(Basicity，缩写为B)，通常将盐基度定义为聚氯化铝分子中OH与Al的当量百分比[1、2]：B=[OH]/[Al]×100(%)。聚氯化铝可理解为介于正盐AlCl3和碱Al(OH)3之间的水解产物。一般，聚氯化铝盐基度在16.7%～83.3%范围，日本标准的盐基度为45%～65%。

　　除OH、Al当量比盐基度外，尚有OH、Al摩尔比盐基度，但应用不普遍。汤鸿霄首次在国内外提出了以形成函数F代替盐基度B作为基本特征参数[3]，定名为水解度B*，并认为水解度B*这一概念可以精确表达聚氯化铝结构组成，并能反映整个水解动态过程。

　　根据作者的工作实践，OH、Al当量比盐基度的概念在生产投料和生产应用中均有较好的指导作用，分析和计算较简捷，具有较好的实用价值。中国聚氯化铝生产所采用的原料和工艺不同于世界上其他国家，因而作为主要质量指标的盐基度与国外有着较大的差异。

　　1973年国家建委为聚氯化铝(碱式氯化铝)暂定质量指标[4]，将盐基度确定为50%～80%，首次拓宽了日本标准值(45%～65%)的范围;1981年由作者起草的四川省标准(川Q 246—81)将盐基度确定为45%～85%[4];国标GB 15892—1995在此基础上将盐基度确定为50%～85%。国内、外聚氯化铝产品标准盐基度指标见表1。

　　20世纪80年代后期，中国独创的铝酸钙原料和相应的调整法生产工艺，使聚氯化铝工艺有较大简化，生产投资和成本有较大降低，产品盐基度达到90%以上，高于文献介绍的国外同期水平(最高83%)，将聚氯化铝生产实践和基础理论提高到一个新的高度。因此，如何提高聚氯化铝的盐基度，是目前国内外科技工作者的一个科研方向。

　　1　试验部分

　　1.1　试验用聚氯化铝

　　液体聚氯化铝，按盐基度计算，在工业搪瓷反应釜内用酸溶铝酸钙调整工艺制得系列产品;固体聚氯化铝取自江苏宜兴、太仓和河南三门峡等生产厂和国外产品。

　　1.2　试验仪器

　　混凝试验，采用深圳中润公司ZR4—6智能全自动混凝试验搅拌机;浊度测定，采用美国HACH公司2100P型浊度仪;pH测定，采用美国ORILON公司520型pH计。

　　1.3　试验条件

　　混合G值为500～1 000s-1，时间为40 s;絮凝G值为10～100s-1，时间为10 min，GT值为(2～3)×104，沉淀时间为10 min。

　　2　结果与讨论

　　2.1　不同盐基度液体聚氯化铝混凝效果

　　①相同投加量

　　不同盐基度液体聚氯化铝的混凝效果见表2。

　　表2表明，对所有试验原水，在相同加药量(以Al2O3计)下，净化水剩余浊度随盐基度增大而降低。

　　图1为盐基度与净化水剩余浊度关系曲线。

　　从图1中可见，净化水剩余浊度随盐基度增大而降低，在盐基度为0～80%区间，降幅较大;在80%～92%区间，降幅趋缓，盐基度为88%与92%时的剩余浊度基本接近。

　　②不同投加量

　　不同盐基度液体聚氯化铝、不同投加量的混凝效果比较见表3。

　　由表3可见，不同盐基度的液体聚氯化铝，在不同投加量下的剩余浊度变化规律与相同投加量下基本一致。

　　用不同盐基度聚氯化铝，将原水剩余浊度均处理到5 NTU时的加药量，称为等效加药量。表3表明，以盐基度65%的等效加药量为100%作参比，B=45%的加量比为106%，B=92%的加量比为58.1%,即B=92%加药量比B=45%降低47.9%。

　　2.2　不同盐基度固体聚氯化铝混凝效果

　　不同盐基度固体聚氯化铝混凝效果比较试验表明，不同盐基度固体聚氯化铝在B为64%～90.6%区间、加药量为3.5 mg/L时，净化水剩余浊度随盐基度升高而降低;但加药量<3 mg/L时则略有上升趋势。盐基度为94.1%与90.6%相比较，前者的剩余浊度全面上升，但仍与盐基度为77.6%的相近。

　　2.3　国内外不同产品的成分与混凝效果

　　试验用的国内外不同生产工艺、不同盐基度的固、液体聚氯化铝产品成分见表4。

　　混凝效果比较见表5。

　　无论是固体还是液体聚氯化铝，在同等加药量情况下，中国产品的混凝效果优于国外产品。

　　一般而言，按同一生产工艺，聚氯化铝产品盐基度越高，原材料单耗和成本越低;在水处理中的同等投加量情况下，消耗水中碱度也越少。采用适当的工艺技术，液体聚氯化铝的稳定期可以达到1年以上，不低于传统工艺产品。液体产品在不同干燥过程中，盐基度提高2%～4%左右。

　　当盐基度提高到85%以上时，要求有精确的投料计算和工艺控制，固液分离难度也加大，因而要采用先进的技术。

　　3　结论

　　①盐基度是聚氯化铝产品的最重要质量指标之一，也是最重要的生产控制参数。

　　②OH、Al当量比盐基度与混凝效果和生产控制条件有较好的相关性，因此，盐基度概念仍然具有实用价值。

　　③液体聚氯化铝的盐基度指标，考虑到生产控制可行性、生产成本和混凝效果，建议标准取值为45%～90%。

　　④固体聚氯化铝的盐基度指标，在液体的盐基度取值基础上，考虑干燥时盐基度的升高，建议标准取值为45%～95%。

　　⑤提高聚氯化铝产品的盐基度，可大幅提高生产和使用的经济效益。盐基度从65%提高到92%，生产原料成本可降低20%，使用成本可降低40%。

　　参考文献：

　　[1]伴繁雄，等.PACの开发[J].水道协会杂志，1993，62(7):2-15.

　　[2]JWWA—K—114—1969，水道用ポリ盐化ルミニゲム规格[S].

　　[3]汤鸿霄.无机高分子絮凝剂的基础研究[J].环境化学，1990,9(3):1-12.

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