聚合氯化铝盐基度对残余铝的影响分析

刘 宝， 张格维

(连云港市自来水有限责任公司水质检测中心，江苏连云港222002)

聚合氯化铝中氧化铝的含量是影响混凝效果的因素，它决定了聚合铝水解后溶液中氢氧化铝的多少，盐基度决定这张网的大小和致密程度。当氧化铝含量一定时，聚合度会影响混凝剂的絮凝效果。聚合氯化铝的盐基度和水的pH会对处理效果产生很大的影响，同时经过混凝、沉淀后，混凝剂中的铝仍有一部分残留于水中，若残留过量，会影响人体健康。因此，研究混凝剂混凝效果及残留铝的影响，对于指导聚合氯化铝的使用，实现最佳的混凝效果尤为必要。

1 试验部分

1.1 试验试剂

液体聚合氯化铝、氯化铝标准溶液、Ferron比色液试剂。

1.2 试验仪器

ZR4-6智能全自动混凝试验搅拌机、HACH 2100P型浊度仪、pH酸度计、T6分光光度计。

1.3 烧杯搅拌试验条件

混合阶段转速为400 r/min，时间为40 s；絮凝搅拌阶段转速为50～200 r/min，时间为7 min。沉淀5 min后测定浊度，沉淀30 min后测定残余铝。

1.4 试验方法

采用铬天青分光光度法测定水中残留铝，采用Ferron逐时络合比色法检测Ala(自由离子、单体及低聚形态)、Alb(中聚形态)、Alc(高聚形态及溶胶态)的分布。

2 试验结果与分析

2.1 不同盐基度PAC中Ala、Alb、Alc的含量

取0.5 mL液态聚合氯化铝，盐基度分别为4.5%，43%，69%和87%，对应的总铝含量分别为0.100，0.1086，0.0796和0.0941 mg/L。用pH值为6.5的超纯水稀释到500 mL容量瓶中，尽快摇匀。吸取1.0 mL稀释溶液，加入到盛有5.5 mL Ferron混合显色液的25 mL比色管中，以不含铝的试剂为参比，测定得到PAC中Ala、Alb、Alc的含量如表1所示。

表1 不同盐基度PAC中铝的形态分析(pH=6.5)Tab.1 Morphological analysis of aluminum in PAC with different basicities(pH=6.5)

可以发现，聚合氯化铝中Ala的含量与盐基度负相关，Alb+Alc的变化则相反。在相同的试验条件下，采用pH值为8.0的超纯水进行试验，4个盐基度下Ala所占百分比分别为79.6%，67.9%，50.5%和29.0%；Alb+Alc所占比例分别为20.4%，32.1%，49.5%和71%。pH值为8.5时各形态铝含量及所占比例见表2。

表2 不同盐基度的PAC中铝的形态分布(pH=8.5)Tab.2 Morphological analysis of aluminum in PAC with different basicities(pH=8.5)

因此，聚合氯化铝中铝的形态分布受pH的影响明显，在7.0～8.5内pH值越高Ala的含量越高，并且盐基度越低越明显。

2.2 PAC中铝的形态分布与残余铝的关系

分别用pH值为8.0和8.5的实验用水，将盐基度分别为4.3%、43%、65%和85%的PAC配置成5 g/L的溶液，放置30 min。PAC投加量为60 mg/L，进行烧杯搅拌实验，沉后水中残余铝含量见表3。

表3 沉后水中残余铝含量Tab.3 Concentration of residual aluminium after sedimentation mg·L-1

可以看出，混凝沉淀后水中残留铝与聚合氯化铝的盐基度有明显的相关性，盐基度越高残留铝越低。同时，残留铝受pH的影响较明显，且盐基度越小影响越明显。因此，水厂选择盐基度较大的聚合氯化铝，有助于控制水中残余铝。

2.3 PAC盐基度的选择

采用2个不同厂家生产的聚合氯化铝进行试验，以沉后水的残余铝和浊度为考察指标。按水厂内控标准，滤后水残留铝应该控制在0.15 mg/L以下，pH>8.6时控制在0.20 mg/L以下；PAC的盐基度在65%～95%，原水pH>8.6时盐基度在85%～95%。选取A厂家以下盐基度的聚合氯化铝进行试验：1#，氧化铝含量10.2%，盐基度76%；2#，氧化铝含量10.6%，盐基度80%；3#，氧化铝含量10.2%，盐基度91%；4#，氧化铝含量10.0%，盐基度85%。不同混凝剂投加量下，沉后水的浊度和残余铝含量见图1、图2。

图1 不同盐基度PAC对浊度的去除效果Fig.1 Removal effect of turbidity by PAC with different basicities

选取B厂家以下盐基度的聚合氯化铝进行试验：1#，氧化铝含量10.0%，盐基度65%；2#，氧化铝含量10.6%，盐基度79%；3#，氧化铝含量10.4%，盐基度82%。不同混凝剂投加量下，沉后水的浊度和残余铝含量见表4。

图2 不同盐基度PAC的残余铝含量Fig.2 Residual aluminium of PAC with different basicities

项目指标1#2#3#60 mg/LPAC 浊度/NTU1.851.481.71残余铝/(mg·L-1)0.410.290.2850 mg/LPAC浊度/NTU1.891.331.84残余铝/(mg·L-1)0.400.300.30

因此，对于盐基度在76%～91%的固体聚合氯化铝，投加量为40～60 mg/L时，混凝沉淀后的浊度和残余铝均随盐基度的升高而降低。盐基度大于85%后，浊度降低明显，但残余铝变化趋势变缓。

3 结论

① 随着盐基度的增加，PAC中Ala的含量显著下降，Alb+Alc的含量显著上升。

② 沉后水中残余铝与PAC中Ala的含量有一定的相关性，Ala含量越高混凝沉淀后水中残余铝越高。

③ pH对PAC的铝形态特别是Ala的影响明显，也会影响沉后水残余铝的含量。

④ 盐基度是聚铝产品的重要指标之一，直接影响混凝、沉淀效果，建议选择盐基度大于85%的聚铝混凝剂。