堿式氯化鋁原理

堿式氯化鋁原理

　　堿式氯化鋁（又稱聚合氯化鋁、羥基氯化鋁）的原理主要基于其作為無機高分子混凝劑的化學(xué)特性，通過電性中和、吸附架橋和卷掃作用實現(xiàn)水體凈化。以下是其核心原理的詳細分析：

　　**一、化學(xué)本質(zhì)與結(jié)構(gòu)特性

　　堿式氯化鋁的化學(xué)式為[Al?(OH)?Cl???]?（n=1-5，m為聚合度），是一種介于三氯化鋁（AlCl?）和氫氧化鋁（Al(OH)?）之間的中間水解產(chǎn)物。其分子結(jié)構(gòu)由多個鋁離子通過羥基（-OH）橋聯(lián)形成多核絡(luò)合物，帶有大量正電荷。這種結(jié)構(gòu)使其具有以下特性：

　　高電荷密度：多核絡(luò)合物表面正電荷密集，能有效中和水中膠體粒子的負電荷。

　　吸附架橋能力：羥基橋聯(lián)結(jié)構(gòu)形成長鏈分子，可吸附多個膠體粒子，形成大尺寸絮凝體。

　　pH適應(yīng)性：在pH 5-9范圍內(nèi)均能發(fā)揮效果，最佳pH為6.5-7.5。

　　二、混凝機理

　　堿式氯化鋁的混凝作用主要通過以下三種機制實現(xiàn)：

　　電性中和：

　　水中膠體粒子（如黏土、有機物）通常帶負電荷，相互排斥導(dǎo)致穩(wěn)定分散。

　　堿式氯化鋁的多核絡(luò)合物帶正電荷，通過靜電作用中和膠體粒子表面電荷，降低ζ電位，使膠體脫穩(wěn)聚集。

　　吸附架橋：

　　堿式氯化鋁的長鏈分子可同時吸附多個膠體粒子，形成“膠體-高分子-膠體”的橋聯(lián)結(jié)構(gòu)。

　　這種作用使小顆粒膠體迅速聚集成大尺寸絮凝體，加速沉淀。

　　卷掃作用：

　　在高濃度或高投加量下，堿式氯化鋁形成的絮凝體可網(wǎng)捕、卷掃水中細小懸浮物，進一步去除雜質(zhì)。

　　三、水解與聚合過程

　　堿式氯化鋁的制備涉及鋁鹽的水解與聚合反應(yīng)，其原理可概括為：

　　鋁鹽溶解：

　　鋁灰、活性鋁礬土或三氧化二鋁與鹽酸反應(yīng)，生成氯化鋁（AlCl?）溶液。

　　反應(yīng)式：Al?O?+6HCl→2AlCl?+3H?O

　　水解反應(yīng)：

　　氯化鋁在水中水解，生成羥基鋁離子（Al(OH)?Cl???）。

　　反應(yīng)式：AlCl?+nH?O→Al(OH)?Cl???+(3-n)HCl

　　聚合反應(yīng)：

　　羥基鋁離子通過羥基橋聯(lián)形成多核絡(luò)合物（如[Al?(OH)?Cl?]?、[Al?(OH)?Cl?]2?）。

　　聚合度（m）受pH、溫度和投加量影響，最終生成堿式氯化鋁。

　　四、應(yīng)用優(yōu)勢

　　堿式氯化鋁的混凝原理使其在水處理中具有顯著優(yōu)勢：

　　高效絮凝：

　　多核絡(luò)合物結(jié)構(gòu)使其絮凝速度比傳統(tǒng)鋁鹽（如硫酸鋁）快1-2倍，沉淀時間縮短50%以上。

　　在相同效果下，投加量僅為硫酸鋁的1/2-1/4。

　　適應(yīng)性強：

　　對低溫、低濁或高濁水體均有良好效果，適用于造紙、印染、生活污水等多種場景。

　　脫色能力優(yōu)于其他無機凈水劑，尤其對染料廢水處理效果顯著。

　　pH緩沖能力：

　　水解過程中消耗H?，可緩解水體酸化，減少堿性助劑使用。

　　五、注意事項

　　儲存與配制：

　　堿式氯化鋁應(yīng)現(xiàn)用現(xiàn)配，配置后溶液放置時間不超過24小時。

　　儲存于干燥、通風(fēng)環(huán)境，避免陽光直射，不可與強堿性化學(xué)品混存。

　　安全防護：

　　操作時需佩戴防護服、手套和護目鏡，防止皮膚接觸或吸入粉塵。

　　泄漏時需隔離污染區(qū)，用砂土或塑料布覆蓋，按危險廢物處理。

　　應(yīng)用限制：

　　含微量重金屬，不適合飲用水處理。

　　溶液呈酸性（pH 3.5-5.0），與含鐵物質(zhì)反應(yīng)可能釋放氫氣，需注意工藝控制。