聚合氯化鋁是什么?

　　聚合氯化鋁(Poly Aluminium Chloride，簡稱 PAC)是一種水溶性無機高分子聚合物，通常也稱為堿式氯化鋁或混凝劑。以下是關于聚合氯化鋁的詳細介紹：

　　基本性質

　　· 外觀：液體聚合氯化鋁是淡黃色或無色透明液，但實際色澤因含雜質及鹽基度大小不同而異，有黃褐色、灰黑色、灰白色多種。固體聚合氯化鋁色澤與液體類似，其形狀隨鹽基度而變，鹽基度在 30% 以下時為晶體;在 60% 以上逐漸變為玻璃體或樹脂狀。

　　· 氣味與溶解性：味酸澀，易溶于水并發生水解，同時伴隨著發生電化學、凝聚、吸附和沉淀等物理化學過程。

　　· 穩定性與分解性：加熱 110℃以上時會發生分解放出氯化氫，并分解為氧化鋁。

　　作用機理

　　聚合氯化鋁不是單一的形態組成，而是包含了單體和聚合體在內的各種形態，按一定比例組成的復雜的化合物。它實際上是在一定條件下鋁鹽在水解 - 聚合 - 沉淀反應動力學過程的中間產物，其化學形態屬于多核羥基配合物或無機高分子化合物. 其作用機理主要包括以下幾個方面 ：

　　· 吸附電中和：聚合氯化鋁水解后產生帶正電荷的膠體顆粒，能夠與水中帶負電荷的膠體雜質和懸浮物發生電中和作用，使它們失去穩定性，進而凝聚在一起。

　　· 吸附架橋：聚合氯化鋁的高分子鏈結構可以在膠體顆粒之間形成吸附架橋，將多個顆粒連接在一起，形成較大的絮凝體，便于沉淀和過濾去除。

　　· 壓縮雙電層：通過壓縮水中膠體顆粒的雙電層，降低顆粒間的靜電斥力，使它們更容易相互靠近并凝聚。

　　· 沉淀物網捕：在水解過程中形成的氫氧化鋁沉淀可以作為網捕劑，將水中的微小顆粒和溶解性物質吸附到其表面，一同沉淀下來，從而達到凈化水質的目的。

　　制備方法

　　· 金屬鋁直接溶解法：金屬態鋁直接與鹽酸或三氯化鋁反應，根據反應時投料的鋁氯當量比值，能一次得到所要求的鹽基度的聚合氯化鋁，但由于原料昂貴，此方法除實驗室制造外，工業生產價值不大。

　　· 以結晶氫氧化鋁為原料凝膠法：將結晶氫氧化鋁變為無定形態的凝膠狀氫氧化鋁，再和鹽酸反應生成聚合氯化鋁。該方法生產條件好、產品品質高，但流程長、成本高。

　　· 氣流活化法：結晶氫氧化鋁在熱氣流中部分脫水，得到比表面積較大的活性氧化鋁，再與鹽酸反應、聚合，得到液體聚合氯化鋁產品。

　　· 加壓溶出法：通過加壓使鹽酸與結晶氫氧化鋁的反應溫度提高，從而增加氫氧化鋁的溶解，可直接生產出鹽基度低于 30% 的高濃度聚合氯化鋁產品，通常采用鋁酸鈣礦粉進行中和聚合，以制備出高濃度及高質量的聚合氯化鋁產品。

　　· 以三氯化鋁為原料中和法：在三氯化鋁溶液中加入氫氧化鈉、石灰、石灰石和碳酸鈉等堿性物質，提高氫氧根離子濃度，以促進三氯化鋁的不斷水解，不同的加堿量可得到不同鹽基度的聚合氯化鋁溶液。

　　· 電滲析法：以三氯化鋁(或低鹽基度的聚合氯化鋁)為原料，利用離子交換樹脂的選擇性和水的電解原理來制備產品。

　　· 熱分解法：三氯化鋁在加熱條件下發生分解反應，生成氧化鋁和氯化氫氣體，控制熱分解的進程，便能得到介于三氯化鋁和氧化鋁之間的一系列中間產物，即不同鹽基度的聚合氯化鋁。

　　· 以黏土礦或鋁土礦為原料：黏土礦(或煤矸石)或鋁土礦中的鋁一般不能直接在酸中溶出，需經過一系列加熱過程使鋁溶出，再將雜質進行分離，之后可用上述的一些方法來制備聚合氯化鋁。

　　· 以鋁酸鈣粉為原料：鋁酸鈣粉在酸溶條件下，氧化鋁溶出率可達 80% 以上，可單獨使用鋁酸鈣粉作為聚合氯化鋁生產原料，也可在二次堿調增鋁工藝步驟上使用，既得到高堿化度的聚合氯化鋁產品，又可增加聚合氯化鋁的氧化鋁含量。

　　質量指標

　　聚合氯化鋁有三個主要指標 ：

　　· 三氧化二鋁含量：要求均勻、穩定，以實現對膠體顆粒良好的吸附凝聚。

　　· 鹽基度：是羥基與鋁的比值，即鹽基度，作為聚合氯化鋁最重要的指標之一，鹽基度的高低對混凝效果有重要的影響，水質不同，其適用的鹽基度不同。

　　· 水不溶物：其含量越低，說明產品的純度越高，在使用過程中產生的污泥量越少。

　　應用領域

　　· 水處理領域：作為絮凝劑適用于較復雜的江河水、水庫水、工業循環水及污水的凈化處理等，能有效去除水中的懸浮物、膠體物質、重金屬離子、有機物等雜質，降低水的濁度、色度，使水質達到排放標準或滿足回用要求。

　　· 工業生產領域：適用于造紙、印染、水泥速凝劑、醫藥用品、化妝品等其他行業的生產過程。例如在造紙工業中用作紙張施膠沉淀劑，可提高紙張的抗水性和強度;在印染行業中可作為媒染劑和助凝劑，幫助去除印染廢水中的染料和助劑;在醫藥和化妝品行業中可作為原料或添加劑，用于藥品和化妝品的生產。