| 长春市自来水公司 窦 安 坤
一九九九年九月三十日 在水的混凝处理中，一般有无机盐类有机盐类两种。在我国大多水厂均采用无机铝盐和铁盐类为净水剂。无机盐净水剂一般为硫酸铝，硫酸铁，硫酸亚铁，三氯化铝，三氯化铁等等。到了二十世纪六十年代。无机盐净水剂又有了新的发展，研制出现了无机盐络合物净水剂。如羟基聚合氯化铝（简称PAC）。相继又研制出聚合氯化铁（简称PFC）聚合硫酸铁（简称PFS），聚合硫酸铝（简称PAS）等等。这些净水剂的产生使水的混凝处理有了很大的提高。但由于受水的混凝条件和药剂稳定性的要求，大多数水厂还是应用PAC净水剂。具笔者了解PFS;PFC;PAS这些混凝剂的盐基度比较低，投加浓度要求较高，如稀释后不立即加入水中时，急易水解产生胶体沉淀。为此PAC应用还是比较广泛。公司南岭水厂应用PAC为净水剂是从一九六八年开始的，当时是以铝灰加盐酸于陶瓷缸内自然反应形成的。由于铝灰成份含量复杂（经监测有三十于种化合物）故于一九八二年改用氢氧化铝加盐酸于反应釜里经加温加压一步形成含有羟基的聚合氯化铝（PAC）。用此混凝剂对源水进行混凝要比硫酸铝（固体）好的多。其形成的矾花速度快，颗粒大。其投加量大小对水的PH值影响甚微。特别对低温低浊和高浊源水的混凝处理效果更佳。由于生产此种混凝剂受生产设备条件限制，故其混凝效果仅是如此。但同过多年实际应用其对水的混凝处理发现其仍有些不足，如在将其三氧化二铝含量稀释到含量低时，时间稍长时则易产生氢氧化铝胶体沉淀。如何再进一步提高其稳定性和混凝效果？对此笔者进行了加入硫酸根离子进行小样研制及其对水的混凝试验并获得良好结果。 一，反应机里的探讨 一般资料介绍聚合铝的化学通式为：｛AL2（OH）nCL6－n｝m在式中 m＜10 n＜5 根据此通式，聚合铝将有10于种化学分子式当HCL,H2SO4与AL（OH）3反应时，其反应步骤为； AL（OH）3＋HCL=AL（OH）2CL＋H2O （1） AL（OH）3＋2HCL=AL（OH）CL2＋2H2O （2） AL（OH）3＋3HCL=ALCL3＋3H2O AL（OH）3＋H2SO4=AL（OH）SO4＋2H2O （3） 2AL（OH）3＋3H2SO4=AL2（SO4）3＋6H2O 在此反应中，由于HCL和,H2SO4均为不足量，故ALCL3,和AL2（SO4）3分子均不存在。故所形成的产物都均为不足羟基的铝盐络合物。如（1）（2）（3）式这些不足羟基的铝盐在与酸作用时，进行着脱水缩合，聚合反应，最后形成铝的复盐络合高分子聚合物。此时反应如下： 4｛AL（OH）2CL｝＋H2SO4＋4HCL=｛（AL4（OH）2CL8）SO4｝＋6H2O （4） 4｛AL（OH）CL2｝＋H2SO4=｛（AL4（OH）2CL8）SO4｝＋2H2O （5） Al（OH）SO4＋8HCL＋3AL（OH）3=〔｛AL4（OH）2CL8｝SO4〕＋8H2O （6） 此时形成的（4）（5）（6）化学反应分子式，可视为： 〔｛AL2n（OH）nCL5n－2k｝SO4k〕m 通式的一种型式。即一硫酸根为架桥的羟基聚合氯化铝。 在式中：m－－－络合物结合数目
n－－－羟基数目
k－－－硫酸根数目 在此通式中，M值越大其分子量也越大，其混凝效果也越佳。此结论可通过在对硫酸铝和双酸根聚合铝在其含三氧化二铝相等时的混凝试验沉淀后浊度值大小比较而知。（混凝试验结果附后）
为了提高含硫酸根的羟基聚合氯化铝的混凝效果，笔者在小样试验中将物料反应，聚合分四个阶段进行。反应温度控制在150—160℃。缩合温度控制在100—120℃。聚合温度控制在95---100℃。自凝温度控制在30---80℃。此操作目的就是探讨提高其M值。以获得其最佳混凝效果。 二，小样试验 ㈠一九八八年十二月三日试验：
⒈物料标准；AL（OH）3:含AL2O3;64％ HCL ; 31％ H2SO4:96％
⒉物料配比：AL（OH）3: HCL : H2SO4= 1 : 2.16 : 0.236
⒊控制参数：⑴温 度： ⑵压 力：⑶反应时间： ⑷聚合时间；⑸出料自凝时间：
⒋产品质量：⑴母液AL2O3含量 : 18.87％ ⑵盐基度：48.0％ ⑶比 重：1.42
⑵AL（OH）3中AL2O3转化率：84％
⑶SO4－2含量： 成品中AL2O3含量10.0％时为： 4.29％
成品中AL2O3含量8.0％时为：3.4％
㈡一九九七年九月十八日试验：
⒈物料标准；AL（OH）3: 含AL2O364％ HCL ; 31％ H2SO4: 94％
⒉物料配比；AL（OH）3 ; HCL : H2SO4==1 ; 2.078 : 0.25
⒊控制参数；⑴温度；⑵压力；⑶反应时间；⑷聚合时间；⑸出料自凝时间
⒋产品质量；⑴母液AL2O3含量：16.74％ ⑵盐基度：44.75％ ⑶比重：1.43 ⑷AL（OH）3中AL2O3转化率：80％ ※混凝试验结果：此药剂含AL2O38.0％时.达到固体硫酸铝（AL2O315％）的效果。 ㈢一九七九年九月二十六日试验：
⒈物料标准：AL（OH）3 : 含AL2O364％ HCL : 31％ H2SO4: 94％
⒉物料配比：AL（OH）3: HCL : H2SO4==1 : 2.14 : 0.219
⒊控制参数：⑴温度；⑵压力；⑶反应时间；⑷聚合时间；⑸出料自凝时间：
⒋产品质量：⑴母液AL2O3含量：16.9％；⑵盐基度：44.0％；⑶比重:1.42；⑷AL（OH）3中AL2O3转化率：85％
㈣一九九七年九月二十八日试验：
⒈物料标准：AL（OH）3:AL2O364％ HCL: 31％ H2SO494％
⒉物料配比：AL（OH）3: HCL : H2SO4= 1 : 2.3075 : 0.2104
⒊控制参数：⑴温度；⑵压 力；⑶反应时间； ⑷聚合温度；⑸自凝时间；⑹反应初始排空时间
⒋产品质量：⑴母液AL2O3:17.18含量％； ⑵盐基度：46.45％；⑶比重：1.46；⑷SO4－2含量：在AL2O3含量为10.0％时：3.44％，在AL2O3含量为8.0％时：2.75％；⑸AI（OH）3中AL2O3转化率：86.8％ 三，工艺操作控制 ⑴物料未投加前要检测物料成份。各种物料均以重量计算。（氢氧化铝以干量计，折合含水量加入）
⑵打开反应釜进料阀门。加入物料时，先加入酸后，启动搅拌浆边搅拌边加入氢铝。
⑶加完物料后，关闭进料阀门。打开加热阀门，打开排空阀门。加压供热。在釜温达到30---40℃三分钟后，关闭排空阀门。（上述小样试验未进行排空如用大釜生产时，为保持釜内压力稳定可进行排空）
⑷关闭排空阀。供热加压。当釜内温度达到一定时。保持数小时。此时停止加热。保持搅拌，待釜内压力降到0.1—0.15mpa时，打开出料孔利用釜内余压将物料徐徐压入聚合槽内。
⑸在聚合槽内物料在常温自凝数小时以上。后将其配制成含AL2O310％的液体。
并放入成品槽内。
⑹用压力泵将聚合槽底的未反应的固体氢氧化铝液体压入框架式压滤机内进行压滤。液料放入成品槽里。固料再应用。 四，混凝试验 ㈠试验目的：
本此试验是用含硫酸根离子的PAC与不含硫酸根离子的PAC,固体硫酸铝在同等商品量值下，在同等条件下，它们混凝效果比较。
㈡试验条件：
1试验的源水均为水厂未处理的源水。
2药剂浓度：均为重量比1.0％商品量。其中AL2O3％含量如下
PAC ：10.0％ PASC ：8.0％ AL2（SO4）3：15.6％（以AS表示）
3混凝搅拌条件：
急速搅拌：1.2m／s 慢速搅拌：0.09m／s
第一组；急速搅拌3.0min 慢速搅拌10.0min自然沉淀10.0min
第二组：急速搅拌3.0min 慢速搅拌20.0min 自然沉淀10.0min
第三组：急速搅拌2.0min 慢速搅拌36.0min 自然沉淀10.0min
第四组：急速搅拌1.0min 慢速搅拌36.0min 自然沉淀10.0min
㈢实验器具：
1浊度仪：美国哈斯公司 21009型号 00.1—100 ntu
2搅拌器：潜江仪器厂 SC 956型
㈣混凝试验结果： 第一组：一九九七年四月二十三日 伊通河源水 | 源 水 | 药剂加 | 剩 余 浊 度 ntu | | 水量ml | 浊度ntu | 水 温 | Ph | 入量ml | AS | PAC | PASC | | 1000 | 120 | 6.0 | 7.4 | 2.0 | 24.6 | 30.7 | 27.0 | | 1000 | 120 | 6.0 | 7.4 | 2.5 | 15.5 | 22.6 | 17.0 | | 1000 | 120 | 6.0 | 7.4 | 3.0 | 11.4 | 17.9 | 11.3 | | 1000 | 120 | 6.0 | 7.4 | 3.5 | 10.0 | 11.3 | 6.3 | | 1000 | 120 | 6.0 | 7.4 | 4.0 | 6.8 | 10.2 | 5.4 | | 1000 | 120 | 6.0 | 7.4 | 4.5 | 5.8 | 9.3 | 4.4 | 第二组：一九九七年八月七日 伊同河源水 | 源 水 | 药剂加 | 剩 余 浊 度 ntu | | 水量ml | 浊度ntu | 水 温 | Ph | 入量ml | AS | PAC | PASC | | 1000 | 130 | 20 | 7.4 | 3.0 | 11.3 | 14.3 | 10.6 | | 1000 | 130 | 20 | 7.4 | 3.5 | 9.7 | 12.4 | 7.3 | | 1000 | 130 | 20 | 7.4 | 4.0 | 8.9 | 11.6 | 6.4 | | 1000 | 130 | 20 | 7.4 | 4.5 | 8.4 | 10.2 | 5.3 | 第三组：一九九七年八月十八日 石头口门水库源水 | 源 水 | 药剂加 | 剩 余 浊 度 ntu | | 水量ml | 浊度ntu | 水 温 | Ph | 入量ml | AS | PASC | | 1000 | 89 | 20 | 8.0 | 2.5 | 9.8 | 7.6 | | 1000 | 89 | 20 | 8.0 | 3.0 | 9.0 | 6.2 | | 1000 | 89 | 20 | 8.0 | 3.5 | 6.6 | 5.9 | 第四组：一九九七年八月二十三日 石头口门水库源水 | 源 水 | 药剂加 | 剩 余 浊 度ntu | | 水量ml | 浊度ntu | 水 温 | Ph | 入量ml | PAC＋0.2mlSiO2 | PASC | | 1000 | 89 | 20 | 8.0 | 2.5 | 6.8 | 6.4 | | 1000 | 89 | 20 | 8.0 | 3.0 | 6.1 | 4.9 | | 1000 | 89 | 20 | 8.0 | 3.5 | 4.8 | 4.2 | 五，性能和效果的探讨 经上述混凝试验和作不同浓度水解分析。笔者认为在用氢氧化铝制作羟基聚合氯化铝时（PAC），加入适量硫酸后会提高其混凝效果。同时也会大大提高其稳定性。其具备为：
㈠含有硫酸根离子的聚合铝其混凝效果要高出固体硫酸铝和普通PAC。一般可达到百分之二十左右。也可以说在达到同等剩余浊度时其药剂用量可降低百分之二十以上。由于试验时所用的含硫酸根PAC中AL2O3含量仅为8.0％。如用AL2O3含量为10.0％时，其药剂降量要高出30％以上。
㈡稳定性好。笔者将其AL2O3含量稀释到1.0％时，于两周内没有发生沉淀有水解物产生。而硫酸铝仅能保持一天，不含硫酸根离子的PAC也就保持一周。
㈢其与源水混凝时，形成矾花速度快颗粒大颗粒形成紧密。笔者用慢速搅拌30min后，其颗粒亦不破碎。
㈣对源水的混凝适应能力比较强。无论低温低浊或常温高浊其都有较强的凝聚力。 | 
