聚合氯化鋁是一類新型的主流無機高分子絮凝劑，由于其在水處理中較傳統(tǒng)的無機藥劑有更高的功效，近年來*了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。本文從其組成、形態(tài)、物化性質(zhì)、主要指標(biāo)、制備及應(yīng)用等方面，對這一新型的水處理藥劑進(jìn)行了介紹。

    自20世紀(jì)30年代起，美國、德國、前蘇聯(lián)、日本等國就陸續(xù)有化學(xué)家研究鋁的堿式鹽，在實驗室中制備堿式鋁鹽，并研究其組成和特性。在研究中發(fā)現(xiàn)這種藥劑有更高的絮凝能力。到了60年代，日本的前埝提出了幾種堿式鋁鹽的工業(yè)制造流程，肯定了堿式鋁鹽的絮凝效能高于硫酸鋁。此后，堿式氯化鋁在日本水處理技術(shù)中迅速發(fā)展了起來，并進(jìn)一步以無機高分子理論出發(fā)探討其作用機理，開始命名為聚合鋁。聚合氯化鋁是聚合鋁的一種，其性能優(yōu)于其他絮凝劑。

　　一 、聚合氯化鋁的組成
　　鋁鹽的絮凝作用主要是以投入水中后產(chǎn)生的帶適當(dāng)電荷聚合度較高的無機高分子形態(tài)進(jìn)行的，其實質(zhì)是鋁鹽在水解-聚合-沉淀的動力學(xué)過程中的中間產(chǎn)物，其化學(xué)形態(tài)屬于多核羥基配位化合物。Al3+→Al2(OH) 24+→Al7(OH) 165+→Al13O4(OH) 247+。聚合氯化鋁現(xiàn)場投加，能迅速發(fā)揮優(yōu)異的絮凝作用，由此可見，聚合鋁的基本形態(tài)應(yīng)該是多核羥基配合物形成的無機高分子。大量學(xué)者對聚合鋁的組成和形態(tài)進(jìn)行了多年的研究，被廣泛的接受的化學(xué)式為[Al2(OH)nCl6-n]m，式中m≤10， n=3~5。該化學(xué)式實際上是把羥基配合物Al2(OH)nCl6-n看成是高分子化合物的單體，而m為聚合度。這種既考慮了A l數(shù)目為2的基本結(jié)構(gòu)，又考慮了高分子聚合物的發(fā)展形態(tài)的表達(dá)方式是目前較好的。

　　二、聚合氯化鋁的形態(tài)
　　對聚合氯化鋁的形態(tài)的研究，近年來取得了長足的進(jìn)展。主要方法有兩種，F(xiàn)erron逐時絡(luò)化比色法對PAC的研究用27Al-NMR(核磁共振)對聚合氯化鋁的研究和Ferron逐時絡(luò)化比色法對PAC的研究。
　　用27Al-NMR(核磁共振)研究。該研究圖中顯示了0.0和62.9兩個共振峰。一般認(rèn)為：0.0共振峰是Al(H2O)63+及其他單核羥基配離子的特征峰；62.9共振峰是由多核組分Al13O4(OH)24(H2O)127+（簡寫為Al13）引起的。因此，一些學(xué)者認(rèn)為Al13是聚合鋁中較佳絮凝成分。但Al13的生成條件和形態(tài)組成卻一直是爭論的焦點。近年提出Al13生成需有前驅(qū)物的論點*了較多的贊同。

　　逐時絡(luò)化比色法的研究。這是目前比較實用的方法，其基本原理是利用高鐵試劑Ferron與羥基絡(luò)合物的絡(luò)合動力學(xué)差異，根據(jù)絡(luò)合反應(yīng)完成的時間把Al化合物在溶液中水解聚合的形態(tài)分為三類，即①Ala包括快速絡(luò)合的自由離子。單體及聚合物。②Alb包括慢速絡(luò)合的低聚合物及中等聚合物。③Alc包括長時間內(nèi)難以絡(luò)合的高聚物及溶膠。總鋁量等于以上三部分的加和，即AlT=Ala+Alb+Alc。近年來許多研究者認(rèn)為可將Alb分為兩種，Alb1-水解低聚形態(tài)部分；A lb2-水解中聚形態(tài)部分。進(jìn)一步的研究指出，在人工加堿強制水解的鋁鹽純?nèi)芤褐校欢l件下生成的Alb基本等于Al13。

　　三、聚合氯化鋁的主要指標(biāo)

　　1、鹽基度。聚合氯化鋁中某種形態(tài)的羥基化程度或堿化的程度稱為鹽基度或堿化度。一般用羥鋁摩爾比B=[OH]/[Al]百分率表示。鹽基度是聚合氯化鋁較重要的指標(biāo)之一，與絮凝效果有十分密切的關(guān)系。原水濃度越高，鹽度越高，則絮凝效果越好。歸納起來，在原水濁度86~10000mg/L范圍內(nèi)，聚合氯化鋁較佳鹽基度在40%~85%，且聚合氯化鋁的許多其他特性都與鹽基度有關(guān)。

　　2、pH值。聚合氯化鋁溶液的pH也是一項重要的指標(biāo)。它表示溶液中游離狀態(tài)的OH-數(shù)量。聚合氯化鋁的pH值一般隨鹽基度升高而增大，但對于不同組成的液體，其pH值與鹽基度之間并不存在對應(yīng)關(guān)系。具有相同鹽基度濃度的液體，當(dāng)濃度不同時，其pH值也不同。

　　3、氧化鋁含量。聚合氯化鋁中氧化鋁含量是產(chǎn)品有效成分的衡量指標(biāo)，它與溶液的相對密度有一定的關(guān)系，一般說來相對密度越大，則氧化鋁含量越高。聚合氯化鋁黏度與氧化鋁含量有關(guān)，隨氧化鋁含量增大黏度增大。相同條件下，相同濃度氧化鋁條件下，聚合氯化鋁的粘度要低于硫酸鋁，更有利于輸送和使用。

　　四、物化性質(zhì)
　　聚合氯化鋁的外觀性質(zhì)與鹽基度、制造方法、雜質(zhì)成分以及含量有關(guān)。純液體聚合氯化鋁，鹽基度在40%~60%范圍內(nèi)時，為淡黃色透明液體，在60%以上時，逐步變?yōu)闊o色透明液體。固聚合氯化鋁，鹽基度在30%以下時為晶狀體，在30%~60%范圍內(nèi)時為膠狀物，在60%以上時逐漸變?yōu)椴Ａw或樹脂狀。而用鋁土或黏土礦制造的聚合氯化鋁色澤為黃色至褐色透明液體。

　　聚合氯化鋁味酸澀，加溫至110℃以上時，發(fā)生分解，陸續(xù)放出氯化氫氣體，較后分解為氧化鋁。能與酸發(fā)生解聚反應(yīng)，使聚合度和鹽基度降低，較后變?yōu)檎X鹽。易溶于水，并發(fā)生水解生成[Al(OH)3(OH2)3]，沉淀水解過程中伴隨有電化學(xué)、凝聚、吸附、沉淀等物理化學(xué)過程。

　　五、聚合氯化鋁的制備
　　從20世紀(jì)70年代開始，聚合氯化鋁的實驗室制備及工業(yè)生產(chǎn)的方法*了迅速的發(fā)展，針對不同的原料研究出了多種不同的方法，李潤生曾系統(tǒng)地對這些方法做了總結(jié)。

　　聚合氯化鋁原料：可采用生產(chǎn)聚合氯化鋁的原料很多，按來源不同可分為三類：一類為直接從礦山開采得來的含鋁礦物原料，一類來自工礦部門的廢渣，另一類是化工、冶金產(chǎn)品或半成品。 含鋁礦物：鋁土礦、黏土和高齡土、明礬石、霞石。工業(yè)廢棄物：鉛灰、煤矸石、粉煤灰、氧化鉛廠和電解鉛廠的廢氧化鉛、鋁件的酸洗和堿洗的廢液及分子篩。化工冶金品：氧化鋁廠的中間產(chǎn)品鋁酸鈉和結(jié)晶氫氧化鋁、三氯化鋁和硫酸鋁。