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聚合氯化铝质量性能的研究

时间:2021/05/28 点击:

摘要:主要介绍聚合氯化铝净水机理、技术指标与质量性能的关系,分析目前部分企业在产品质量鉴定分析上存在的问题,提出新的产品质量鉴定方案。

1、前言

聚合氯化铝简称聚合铝,是30年代发展起来的一种无机高分子絮凝剂,由于它具有适用范围广、絮凝沉降速度快、使用时不需加助凝剂,能保持水质pH值稳定等一系列优良性能而逐渐取代了硫酸铝、氯化铁等传统的无机絮凝剂,广泛用于生活饮用水、工业用水及废水处理中,是一种具有广阔前景的精细化工产品。但由于聚合铝本身性质特殊,不同原料、不同工艺生产出的产品在质量性能上差异很大,加上国家标准尚未出台,各地区、各企业在产品质量鉴定分析上不统一,且存在一些问题,造成了该产品在生产经营过程中在质量、等级鉴定上争议很大。

爱体育 2、聚合氯化铝的净水机理

聚合氯化铝是一种由碱式氯化铝聚合而成的高分子化合物,化学式可表示如下:

[Al2(OH)mCl6-n]

其中:m≤10,n为3-5

聚合氯化铝的净水过程是一个复杂的物理化学过程,将聚合铝投入水中,它将迅速水解,并形成如下所示的胶体:

[Al(OH)3°mAlO+°(n-p)Cl-]P+°pCl-

m、n、p为任何正整数

爱体育 从以上结构可以看出,由聚合氯化铝水解形成的胶体带有适量的正电荷,而自然界水体中胶粒一般带负电荷,并且由于粒子间存在的静电斥力和表面水化作用,使胶粒处于分散稳定状态。由聚合铝形成的胶体与这种胶粒相互作用的结果,使胶粒内部的ζ电位降低、减小或消除了静电排斥势能,从而使胶粒处于脱稳状态;又由于由铝的活性物质组成的絮粒具有很强的架桥吸附能力,加上搅拌水体水力条件的作用,胶体间不断地碰撞吸附,逐渐变大、增重,生成粗大的絮凝体,在下沉过程中又网捕部分悬浮物,从而使水由浊变清。

爱体育 3、产品技术指标与净水效能关系的探讨

从净水机理和胶体结构可知,胶核Al(OH)3是净水全过程中的基础物质,它含量的多少直接影响到产品效能的好坏。Al2O3含量越高,其絮凝能力并不一定越强、性能越好。这是因为在聚合铝中,既有高效能的起絮凝作用的活性物质—铝的多聚体的存在,又有低效能的铝的低聚体和单体的存在。在几种Al2O3含量相同的产品中,哪一种产品含这种活性物质多,哪一种产品的效能就高。碱化度是影响铝在产品中存在形态的技术指标。碱化度又称盐基度,一种产品的碱化度越高,其絮凝能力越强,但碱化度过高,因产品接近于Al(OH)3而失去稳定性,产品絮凝能力迅速下降,所以碱化度一般要求在60%-85%之间。因为碱化度决定着产品中的铝能否具有高效能,所以几种产品中的铝含量相同、甚至有一定差别时,碱化度决定着产品絮凝性能的好坏。

部分厂家和用户在鉴定产品质量和等级时,往往只注重产品Al2O3含量的高低,并将它作为鉴定产品质量等级的一个指标。而部分厂家为了迎合用户的这一错误要求,生产出高Al2O3含量、高碱化度的产品(碱化度愈高,产品干燥操作愈易于进行,成本愈低),一方面使用户的利益受到损失,另一方面造成了国家铝资源的大量浪费,同时也使高质量的产品因成本过高失去了市场竞争力。

笔者对国内大多数地区和企业的聚合铝技术标准中Al2O3的分析方法做过比较,主要不同之处在样品分解方法上,一种方法是以稀强酸(如稀硝酸)分解样品,少数企业甚至以王水分解样品,我们将这种方法以Al2O3-H+来表示;另一种方法是以水分解样品,我们以Al2O3-H2爱体育O来表示,两种方法后半部分相同,均为EDTA容量法,但由于样品分解方法上的差异,使分析结果截然不同,见表1。

表1 酸溶解法和水溶解法分析结果的差异

编号 样品来源 酸溶法(%) 水溶法(%) 碱化度(%) 在某一浊度水中较小投量(×10-6
1# 试验样 31.55 18.42 96.80 50
2# 河南巩义 30.05 19.25 95.38 45
3# 试验样 35.58 19.42 94.37 42
4# 湖北荆襄 29.68 26.62 74.94 10
5# 四川渝西 34.56 23.25 80.83 14

从表1所列数据我们很难找出Al2O3-H+与较小投药量之间的关系,而Al2O3-H2O与较小投药量的关系是十分明显的。随着Al2O3-H2O含量的增加,较小投药量减小,并且其效果是十分明显的。然而,目前国内大多数地区和企业均采用酸溶法来分析聚合铝中Al2O3的含量并且以此数据来鉴定产品质量等级,如果我们以Al2O3-H+作为评价产品质量等级标准,则表1中五个样品质量等级排列结果如下:5#>1#>2#>4#>3#。但从产品使用效果来看,这一结果是不合理的,我们应当根据产品的效能做出如下质量等级排列:4#>5#>3#>2#>1#。

可以看出,按产品效能作出的质量等级排列与Al2O3-H2O含量高低排列是一致的,由此可以证实把Al2O3-H2O做为产品技术指标的合理性。我们之所以说这种排列比上一种更合理,是因为它是从产品的实际使用效果出发,是产品质量在实践检验的结果,反映了产品的使用价值和价值,用这种方法来鉴定产品质量等级才具有科学性和公正性。

另外,通过大量的试验,笔者发现,随着碱化度的减小,Al2O3-H+与Al2O3-H2爱体育O数值逐渐接近,当碱化度降至70%左右时,两种方法分析结果基本相同,产品的效能也达到顶峰。并且随着碱化度的减小,产品的物理性能也发生显著变化一产品比重逐渐减小,粘性增强,吸潮性增强,干燥操作困难等等。我们在生产经营中也可以根据产品的这些表观物理性质来初步判断产品的质量情况。

4、结论

爱体育 铝是聚合铝产生絮凝作用的基本物质,产品中相当数量的铝含量是获得优良产品性能的基础。在生产经营中,作为生产厂家,应在保证产品中含有适量多的铝的基础上,力求使全部的铝均能转化为具有高效铝的活性体,发挥其较高效能;作为用户,应对该产品有更深一步的了解,在对产品质量等级鉴定中科学地分析产品,力求使产品技术指标与质量效能一致。

酸溶法分解样品分析产品所含Al2O3得出的结果与产品效能不统一,与产品的使用效果不一致,仅能作生产中的参考指标。生产厂家和用户在生产和使用聚合铝时,可直接分析产品中的Al2O3-H2O含量,并结合混凝试验作进一步验证。