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碱式氯化铝在水处理工艺中的应用

发布时间:2020-06-26     浏览次数:

碱式氯化铝(简称BAC),其分子通式为[Al2(OH)nCl6-m]6,它是一种多核多羟基多价的络合物电解质。在水溶液中具有大量的聚合阳性离子,因此,可以显著中和或降低造成水浑浊的粘土自然胶体的负电荷。又由于它有较一般无机盐净水剂大得多的分子量和架桥结构形式,因而,它有较大的吸附能力,所形成的絮凝体也较大。根据水的化学混凝原理,碱式氯化铝具有吸附、中和、表面接触和网捕架桥作用。

在通常的原水条件下,它与FeSO4、Al2(SO4)3等比较,混凝效果更好。原水浊度在500ppm以下时,碱式氯化铝混凝效果是Al2(SO4)3、FeSO4的1.25-2倍,原水浊度大于500ppm的高浊度时,其效果是它们的2-5倍。且混凝过程中絮凝体形成快,沉淀速度高,因而反应、沉淀时间可缩短。在相应条件下可提高处理能力1.5-3倍,沉淀渣泥的脱水性能高于Al2(SO4)3等。在等投药量下,碱式氯化铝混凝时消耗水中碱度小于各种无机混凝剂,处理后的水的pH值也降低得很少。特别是处理高浊度水时,可少加或不加碱性助凝剂以提高碱度。

例如:以前以FeSO4·7H2O作混凝剂时,配成溶液后,从水中加入铁盐电离生成Fe3+开始到水解过程达到平衡为止,即产生了Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe(OH)3、Fe(OH)4-...等一些价数不同的聚合离子。这些聚合体都参与了吸附、压缩双电层、架桥联接作用,促使混凝和聚沉。

如果原水中碱度不足,还不能完成上述反应,则应加入石灰辅助其反应。

如果水中的pH值及溶解氧含量不能构成Fe(OH)2的氧化条件时,还需要在水中加一定剂量的氯气来促使其氧化过程:

6FeSO4十3Cl2=2Fe2(SO4)3+FeCl3

按此反应计算,每毫克FeSO4/升需耗氯气0.234毫克。

以上计算只考虑了FeSO4·7H2O在水解及氧化过程中所消耗的一定的CaO(碱量)的量和氯气的用量,没有涉及到在实际工艺过程中还存在的诸多因素所影响到石灰、氯气的消耗问题。下面是根据常年具体的水质情况对照说明使用两种不同药剂所消耗的石灰和氯气的用量:

年月 1991.4-1992.3 1993.4-1994.3
药剂 使用FeSO4 改用碱式氯化铝后
年产量m3/月均产量m3 6675550/556295.8 7573956/631163
药剂年耗t/单耗kg/m3 103.08/0.0327 39.15/0.00523
CaO年耗t/单耗kg/m3 1252.11/0.1934 1390.07/0.1842
Cl2年耗t/单耗kg/m3 22.428/0.00304 8.497/0.001236

据两年同期相比较,每吨水CaO单耗降低了4.757%;Cl2单耗降低了59.34%,年耗降低了62.114%。从经济效益和工艺生产上看碱式氯化铝的应用比用FeSO4更有益。而且,当水中色度较大时,不能用FeSO4作混凝剂。因为,Fe2+与产生色度的杂质作用易生成颜色更深的不易聚沉的新生物质。

以FeSO4作混凝剂要想达到理想的混凝、聚沉效果,既需将Fe2+氧化成Fe3+,消耗一定量的氯气,又降低了水中的碱度,另一方面又要增加一定量的Ca(OH)2。于是,这组矛盾交替出现,给工艺操作、水质指标的稳定、控制造成了较大的困难。

而碱式氯化铝却解决了这一难题。它适宜的投药量范围宽,即使投加过量或操作有误、设备失控也不易产生副作用;适应原水pH值宽范围,在pH值=5-9范围都可以使用;对原水浊度、温度、碱度、有机物含量的变化适应性强;处理后的水增加盐份少,腐蚀性相对较小。因而,有利于操作管理和净水的安全性。

碱式氯化铝在水处理工艺上的应用不仅降低了氯气的消耗量,同时也降低了出水的余氯含量,其指标合格率由原来的96.88%提高到99.67%,这就给脱盐系统提供了良好的工艺条件。如果余氯含量过大,对阳树脂会造成很大的影响,当进入树脂床层时,活性氯与水反应生成活性氧。活性氧将破坏树脂的交联结构,发生磺酸基的脱落和树脂颗粒的破碎,从而使树脂交换容量下降,阳床制水量下降,阳床漏Na+引起阴床漏硅。同时,阳树脂上脱落下来的产物变为可溶性物质并带有弱酸基,当它随水流进阴离子交换器时,会被阴树脂吸附,增加了阴离子交换器的负荷,使得阴床交换容量下降,SiO2提前泄漏。

经过一年多的碱式氯化铝在水处理工艺中的应用,澄清池出水浊度、余氯含量明显下降。经活性碳过滤器处理后,余氯指标合格率由原来的92.3%上升到100%,完全避免了Cl-后移给脱盐带来的树脂污染和破坏。

综上所述,由生产实践可看出:碱式氯化铝能广泛的应用于水处理工艺中,并逐步取代其它无机盐混凝剂。

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