不同盐基度聚合氯化铝制备及其在不同水温下的应用

和蕊 李鹏 孙俊伟

摘 要：采用缓慢滴碱法制备聚合氯化铝，氢氧根离子浓度和温度是影响Al2O3含量的主要因素，初始铝浓度和氢氧根离子浓度是影响盐基的主要因素.最佳制备条件为：初始铝浓度0.3 mol/L，OH-浓度0.5 mol/L，加热温度70℃，搅拌强度300 r/min，溶液穩定时间24 h.盐基度为70%的聚合氯化铝具有较好的混凝性能，沉后水浊度随投加量的增加回升较为缓慢，混凝过程中生产絮体粒径较为粗大，有利于静沉.

关键词：盐基度，混凝，聚合氯化铝

[中图分类号]O69   [文献标志码]A

Abstract：In the preparation of polyaluminium chloride by slow dropping alkali method，the concentration and temperature of hydroxide ion are the main factors affecting the content of Al2O3，and the initial concentration of aluminium and hydroxide ion are the main factors affecting the base.The optimum preparation conditions are including： initial aluminum concentration 0.3 mol/L，OH- concentration 0.5 mol/L，heating temperature 70℃，stirring intensity 300 R/min，solution stabilization time 24 h.The polyaluminium chloride with base degree of 70% has better coagulation performance，the turbidity of water after sedimentation rises slowly with the increase of dosage，and the floc particle size produced in the coagulation process is relatively large，which is conducive to static sedimentation.

Key words：basicity;polyaluminium chloride;coagulation

净水厂在混凝阶段主要依赖投加聚合氯化铝控制浊度指标.生产中投用的聚合氯化铝盐基度范围较宽，不同温度下进水时，聚合氯化偶尔会表现出混凝性能欠佳的情况.[1-3] 混凝性能受很多因素的影响，进水水质的水温是影响因素之一.为了解决水温变化给水厂带来的问题，笔者研究不同盐基度对不同水温水质的影响，优选出不同温度下具有较好混凝效果盐基度的最佳混凝剂，用以指导生产.

1 材料与方法

1.1 实验材料

试验水质 南方冬夏温差较大，冬季水厂进水水温分布在7～10℃，秋季7～12℃，春季9～14℃，夏季20～25℃.现场取样，原水浊度一般为1.5～2.5 NTU，耗氧量低于2 mg/L，氨氮0.08 mg/L左右.

主要仪器 浊度仪（无锡市光明浊度仪厂，STZ-A1），JTY混凝试验搅拌仪（武汉市梅宇仪器有限公司，MY3000-6B），静态激光光散射仪（上海魁元科学仪器有限公司，BI-200SM）.

1.2 实验方法

聚合氯化铝的制备 将三口烧瓶置于恒温水浴锅内，调节水浴锅温度至目标温度后，加入一定体积的初始铝溶液，打开反应釜内插入的连接恒速搅拌器的搅拌桨，利用可控流量的药剂投加装置，滴加一定体积的NaOH溶液.药剂滴加完毕后，将反应釜内产品转移至烧杯，保持水浴锅50℃，静置待熟化.

将AlCl3·6H2O储备液稀释至0.3 mol/L.取一定体积的初始铝溶液，滴加不同体积的0.5 mol/L的NaOH溶液.70℃水浴加热，搅拌强度300 r/min，反应完全稳定24 h后，制备不同盐基度（40%，70%，90%）的聚合氯化铝，聚合氯化铝中氧化铝含量调节为10.06±0.03%.

实验设计 正交试验，对初始Al浓度、OH-浓度、加热温度、搅拌强度以及溶液稳定时间进行研究，确定最佳工艺条件.

混凝剂优选试验 混凝剂优选试验中速（200 r/min）1 min→快速（350 r/min）3 min→慢速（100 r/min）1 min→静沉15 min.

2 结果分析

2.1 聚合氯化铝制备的最佳条件

表3的实验结果显示，影响Al2O3含量的顺序是BC，最佳条件为A3B4C3D3E4;影响盐基度的顺序是ABCDE，最佳条件为A1B2C3D4E3.聚合氯化铝最佳制备条件为：初始铝浓度0.3 mol/L，OH-浓度为0.5 mol/L，加热温度70 ℃，搅拌强度300 r/min，溶液稳定时间24 h.

2.2 不同盐基度中聚合氯化铝的形态分布

聚合氯化铝随着盐基度的升高呈递减趋势.盐基度为40%时，聚合氯化铝（a）最大值为58%;聚合氯化铝（b）随着盐基度的递增先增加后下降，盐基度为70%时达最大值，为61%;聚合氯化铝（c）随着盐基度的增加逐渐增加.

2.3 不同盐基度聚合氯化铝的混凝效果

去除浊度是评价混凝剂混凝性能的重要判断指标之一，不同盐基度聚合氯化铝混凝效果见图2.从图2可知，盐基度70%的聚合氯化铝对原水浊度具有较好的去除效果，随着投加量的增加，沉后水浊度升高幅度较为平缓，混凝投加区域较宽，且Zeta电位始终高于盐基度40%和90%的聚合氯化铝，说明盐基度为70%的聚合氯化铝具有良好的电性中和性能，利于絮体的中和吸附后的集聚[4-7]，沉后水中颗粒物粒径相对较为粗大，易于沉降.