聚合氯化鋁鹽基度對(duì)殘余鋁的影響分析

劉 寶， 張格維

(連云港市自來(lái)水有限責(zé)任公司水質(zhì)檢測(cè)中心，江蘇連云港222002)

聚合氯化鋁中氧化鋁的含量是影響混凝效果的因素，它決定了聚合鋁水解后溶液中氫氧化鋁的多少，鹽基度決定這張網(wǎng)的大小和致密程度。當(dāng)氧化鋁含量一定時(shí)，聚合度會(huì)影響混凝劑的絮凝效果。聚合氯化鋁的鹽基度和水的pH會(huì)對(duì)處理效果產(chǎn)生很大的影響，同時(shí)經(jīng)過(guò)混凝、沉淀后，混凝劑中的鋁仍有一部分殘留于水中，若殘留過(guò)量，會(huì)影響人體健康。因此，研究混凝劑混凝效果及殘留鋁的影響，對(duì)于指導(dǎo)聚合氯化鋁的使用，實(shí)現(xiàn)最佳的混凝效果尤為必要。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)試劑

液體聚合氯化鋁、氯化鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液、Ferron比色液試劑。

1.2 試驗(yàn)儀器

ZR4-6智能全自動(dòng)混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)、HACH 2100P型濁度儀、pH酸度計(jì)、T6分光光度計(jì)。

1.3 燒杯攪拌試驗(yàn)條件

混合階段轉(zhuǎn)速為400 r/min，時(shí)間為40 s；絮凝攪拌階段轉(zhuǎn)速為50～200 r/min，時(shí)間為7 min。沉淀5 min后測(cè)定濁度，沉淀30 min后測(cè)定殘余鋁。

1.4 試驗(yàn)方法

采用鉻天青分光光度法測(cè)定水中殘留鋁，采用Ferron逐時(shí)絡(luò)合比色法檢測(cè)Ala(自由離子、單體及低聚形態(tài))、Alb(中聚形態(tài))、Alc(高聚形態(tài)及溶膠態(tài))的分布。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同鹽基度PAC中Ala、Alb、Alc的含量

取0.5 mL液態(tài)聚合氯化鋁，鹽基度分別為4.5%，43%，69%和87%，對(duì)應(yīng)的總鋁含量分別為0.100，0.1086，0.0796和0.0941 mg/L。用pH值為6.5的超純水稀釋到500 mL容量瓶中，盡快搖勻。吸取1.0 mL稀釋溶液，加入到盛有5.5 mL Ferron混合顯色液的25 mL比色管中，以不含鋁的試劑為參比，測(cè)定得到PAC中Ala、Alb、Alc的含量如表1所示。

表1 不同鹽基度PAC中鋁的形態(tài)分析(pH=6.5)Tab.1 Morphological analysis of aluminum in PAC with different basicities(pH=6.5)

可以發(fā)現(xiàn)，聚合氯化鋁中Ala的含量與鹽基度負(fù)相關(guān)，Alb+Alc的變化則相反。在相同的試驗(yàn)條件下，采用pH值為8.0的超純水進(jìn)行試驗(yàn)，4個(gè)鹽基度下Ala所占百分比分別為79.6%，67.9%，50.5%和29.0%；Alb+Alc所占比例分別為20.4%，32.1%，49.5%和71%。pH值為8.5時(shí)各形態(tài)鋁含量及所占比例見(jiàn)表2。

表2 不同鹽基度的PAC中鋁的形態(tài)分布(pH=8.5)Tab.2 Morphological analysis of aluminum in PAC with different basicities(pH=8.5)

因此，聚合氯化鋁中鋁的形態(tài)分布受pH的影響明顯，在7.0～8.5內(nèi)pH值越高Ala的含量越高，并且鹽基度越低越明顯。

2.2 PAC中鋁的形態(tài)分布與殘余鋁的關(guān)系

分別用pH值為8.0和8.5的實(shí)驗(yàn)用水，將鹽基度分別為4.3%、43%、65%和85%的PAC配置成5 g/L的溶液，放置30 min。PAC投加量為60 mg/L，進(jìn)行燒杯攪拌實(shí)驗(yàn)，沉后水中殘余鋁含量見(jiàn)表3。

表3 沉后水中殘余鋁含量Tab.3 Concentration of residual aluminium after sedimentation mg·L-1

可以看出，混凝沉淀后水中殘留鋁與聚合氯化鋁的鹽基度有明顯的相關(guān)性，鹽基度越高殘留鋁越低。同時(shí)，殘留鋁受pH的影響較明顯，且鹽基度越小影響越明顯。因此，水廠選擇鹽基度較大的聚合氯化鋁，有助于控制水中殘余鋁。

2.3 PAC鹽基度的選擇

采用2個(gè)不同廠家生產(chǎn)的聚合氯化鋁進(jìn)行試驗(yàn)，以沉后水的殘余鋁和濁度為考察指標(biāo)。按水廠內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，濾后水殘留鋁應(yīng)該控制在0.15 mg/L以下，pH>8.6時(shí)控制在0.20 mg/L以下；PAC的鹽基度在65%～95%，原水pH>8.6時(shí)鹽基度在85%～95%。選取A廠家以下鹽基度的聚合氯化鋁進(jìn)行試驗(yàn)：1#，氧化鋁含量10.2%，鹽基度76%；2#，氧化鋁含量10.6%，鹽基度80%；3#，氧化鋁含量10.2%，鹽基度91%；4#，氧化鋁含量10.0%，鹽基度85%。不同混凝劑投加量下，沉后水的濁度和殘余鋁含量見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 不同鹽基度PAC對(duì)濁度的去除效果Fig.1 Removal effect of turbidity by PAC with different basicities

選取B廠家以下鹽基度的聚合氯化鋁進(jìn)行試驗(yàn)：1#，氧化鋁含量10.0%，鹽基度65%；2#，氧化鋁含量10.6%，鹽基度79%；3#，氧化鋁含量10.4%，鹽基度82%。不同混凝劑投加量下，沉后水的濁度和殘余鋁含量見(jiàn)表4。

圖2 不同鹽基度PAC的殘余鋁含量Fig.2 Residual aluminium of PAC with different basicities

項(xiàng)目指標(biāo)1#2#3#60 mg/LPAC 濁度/NTU1.851.481.71殘余鋁/(mg·L-1)0.410.290.2850 mg/LPAC濁度/NTU1.891.331.84殘余鋁/(mg·L-1)0.400.300.30

因此，對(duì)于鹽基度在76%～91%的固體聚合氯化鋁，投加量為40～60 mg/L時(shí)，混凝沉淀后的濁度和殘余鋁均隨鹽基度的升高而降低。鹽基度大于85%后，濁度降低明顯，但殘余鋁變化趨勢(shì)變緩。

3 結(jié)論

① 隨著鹽基度的增加，PAC中Ala的含量顯著下降，Alb+Alc的含量顯著上升。

② 沉后水中殘余鋁與PAC中Ala的含量有一定的相關(guān)性，Ala含量越高混凝沉淀后水中殘余鋁越高。

③ pH對(duì)PAC的鋁形態(tài)特別是Ala的影響明顯，也會(huì)影響沉后水殘余鋁的含量。

④ 鹽基度是聚鋁產(chǎn)品的重要指標(biāo)之一，直接影響混凝、沉淀效果，建議選擇鹽基度大于85%的聚鋁混凝劑。