摘要：主要介紹聚合氯化鋁凈水機(jī)理、技術(shù)指標(biāo)與質(zhì)量性能的關(guān)系，分析目前部分企業(yè)在產(chǎn)品質(zhì)量鑒定分析上存在的問題，提出新的產(chǎn)品質(zhì)量鑒定方案。

1、前言

聚合氯化鋁簡稱聚合鋁，是30年代發(fā)展起來的一種無機(jī)高分子絮凝劑，由于它具有適用范圍廣、絮凝沉降速度快、使用時(shí)不需加助凝劑，能保持水質(zhì)pH值穩(wěn)定等一系列優(yōu)良性能而逐漸取代了硫酸鋁、氯化鐵等傳統(tǒng)的無機(jī)絮凝劑，廣泛用于生活飲用水、工業(yè)用水及廢水處理中，是一種具有廣闊前景的精細(xì)化工產(chǎn)品。但由于聚合鋁本身性質(zhì)特殊，不同原料、不同工藝生產(chǎn)出的產(chǎn)品在質(zhì)量性能上差異很大，加上國家標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺，各地區(qū)、各企業(yè)在產(chǎn)品質(zhì)量鑒定分析上不統(tǒng)一，且存在一些問題，造成了該產(chǎn)品在生產(chǎn)經(jīng)營過程中在質(zhì)量、等級鑒定上爭議很大。

2、聚合氯化鋁的凈水機(jī)理

聚合氯化鋁是一種由堿式氯化鋁聚合而成的高分子化合物，化學(xué)式可表示如下：

[Al₂(OH)_mCl_6-n]

其中：m≤10，n為3-5

聚合氯化鋁的凈水過程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，將聚合鋁投入水中，它將迅速水解，并形成如下所示的膠體：

[Al(OH)₃°mAlO⁺°(n-p)Cl^-]^P+°pCl^-

m、n、p為任何正整數(shù)

從以上結(jié)構(gòu)可以看出，由聚合氯化鋁水解形成的膠體帶有適量的正電荷，而自然界水體中膠粒一般帶負(fù)電荷，并且由于粒子間存在的靜電斥力和表面水化作用，使膠粒處于分散穩(wěn)定狀態(tài)。由聚合鋁形成的膠體與這種膠粒相互作用的結(jié)果，使膠粒內(nèi)部的ζ電位降低、減小或消除了靜電排斥勢能，從而使膠粒處于脫穩(wěn)狀態(tài)；又由于由鋁的活性物質(zhì)組成的絮粒具有很強(qiáng)的架橋吸附能力，加上攪拌水體水力條件的作用，膠體間不斷地碰撞吸附，逐漸變大、增重，生成粗大的絮凝體，在下沉過程中又網(wǎng)捕部分懸浮物，從而使水由濁變清。

3、產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)與凈水效能關(guān)系的探討

從凈水機(jī)理和膠體結(jié)構(gòu)可知，膠核Al(OH)₃是凈水全過程中的基礎(chǔ)物質(zhì)，它含量的多少直接影響到產(chǎn)品效能的好壞。Al₂O₃含量越高，其絮凝能力并不一定越強(qiáng)、性能越好。這是因?yàn)樵诰酆箱X中，既有起絮凝作用的活性物質(zhì)—鋁的多聚體的存在，又有低效能的鋁的低聚體和單體的存在。在幾種Al₂O₃含量相同的產(chǎn)品中，哪一種產(chǎn)品含這種活性物質(zhì)多，哪一種產(chǎn)品的效能就高。堿化度是影響鋁在產(chǎn)品中存在形態(tài)的技術(shù)指標(biāo)。堿化度又稱鹽基度，一種產(chǎn)品的堿化度越高，其絮凝能力越強(qiáng)，但堿化度過高，因產(chǎn)品接近于Al(OH)₃而失去穩(wěn)定性，產(chǎn)品絮凝能力迅速下降，所以堿化度一般要求在60%-85%之間。因?yàn)閴A化度決定著產(chǎn)品中的鋁能否具有較好效果，所以幾種產(chǎn)品中的鋁含量相同、甚至有一定差別時(shí)，堿化度決定著產(chǎn)品絮凝性能的好壞。

部分廠家和用戶在鑒定產(chǎn)品質(zhì)量和等級時(shí)，往往只注重產(chǎn)品Al₂O₃含量的高低，并將它作為鑒定產(chǎn)品質(zhì)量等級的一個(gè)指標(biāo)。而部分廠家為了迎合用戶的這一錯(cuò)誤要求，生產(chǎn)出高Al₂O₃含量、高堿化度的產(chǎn)品（堿化度愈高，產(chǎn)品干燥操作愈易于進(jìn)行，成本愈低），一方面使用戶的利益受到損失，另一方面造成了國家鋁資源的大量浪費(fèi)，同時(shí)也使高質(zhì)量的產(chǎn)品因成本過高失去了市場競爭力。

筆者對國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)和企業(yè)的聚合鋁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中Al₂O₃的分析方法做過比較，主要不同之處在樣品分解方法上，一種方法是以稀強(qiáng)酸（如稀硝酸）分解樣品，少數(shù)企業(yè)甚至以王水分解樣品，我們將這種方法以Al₂O₃-H⁺來表示；另一種方法是以水分解樣品，我們以Al₂O₃-H₂O來表示，兩種方法后半部分相同，均為EDTA容量法，但由于樣品分解方法上的差異，使分析結(jié)果截然不同，見表1。

表1 酸溶解法和水溶解法分析結(jié)果的差異

從表1所列數(shù)據(jù)我們很難找出Al₂O₃-H⁺與較小投藥量之間的關(guān)系，而Al₂O₃-H₂O與較小投藥量的關(guān)系是十分明顯的。隨著Al₂O₃-H₂O含量的增加，較小投藥量減小，并且其效果是十分明顯的。然而，目前國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)和企業(yè)均采用酸溶法來分析聚合鋁中Al₂O₃的含量并且以此數(shù)據(jù)來鑒定產(chǎn)品質(zhì)量等級，如果我們以Al₂O₃-H⁺作為評價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量等級標(biāo)準(zhǔn)，則表1中五個(gè)樣品質(zhì)量等級排列結(jié)果如下：5#＞1#＞2#＞4#＞3#。但從產(chǎn)品使用效果來看，這一結(jié)果是不合理的，我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)產(chǎn)品的效能做出如下質(zhì)量等級排列：4#＞5#＞3#＞2#＞1#。

可以看出，按產(chǎn)品效能作出的質(zhì)量等級排列與Al₂O₃-H₂O含量高低排列是一致的，由此可以證實(shí)把Al₂O₃-H₂O做為產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的合理性。我們之所以說這種排列比上一種更合理，是因?yàn)樗菑漠a(chǎn)品的實(shí)際使用效果出發(fā)，是產(chǎn)品質(zhì)量在實(shí)踐檢驗(yàn)的結(jié)果，反映了產(chǎn)品的使用價(jià)值和價(jià)值，用這種方法來鑒定產(chǎn)品質(zhì)量等級才具有科學(xué)性和公正性。

另外，通過大量的試驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)，隨著堿化度的減小，Al₂O₃-H⁺與Al₂O₃-H₂O數(shù)值逐漸接近，當(dāng)堿化度降至70%左右時(shí)，兩種方法分析結(jié)果基本相同，產(chǎn)品的效能也達(dá)到較高。并且隨著堿化度的減小，產(chǎn)品的物理性能也發(fā)生顯著變化一產(chǎn)品比重逐漸減小，粘性增強(qiáng)，吸潮性增強(qiáng)，干燥操作困難等等。我們在生產(chǎn)經(jīng)營中也可以根據(jù)產(chǎn)品的這些表觀物理性質(zhì)來初步判斷產(chǎn)品的質(zhì)量情況。

4、結(jié)論

鋁是聚合鋁產(chǎn)生絮凝作用的基本物質(zhì)，產(chǎn)品中相當(dāng)數(shù)量的鋁含量是獲得優(yōu)良產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)。在生產(chǎn)經(jīng)營中，作為生產(chǎn)廠家，應(yīng)在保證產(chǎn)品中含有適量多的鋁的基礎(chǔ)上，力求使全部的鋁均能轉(zhuǎn)化為具有鋁的活性體，發(fā)揮其較好性能；作為用戶，應(yīng)對該產(chǎn)品有更深一步的了解，在對產(chǎn)品質(zhì)量等級鑒定中科學(xué)地分析產(chǎn)品，力求使產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)與質(zhì)量效能一致。

酸溶法分解樣品分析產(chǎn)品所含Al₂O₃得出的結(jié)果與產(chǎn)品效能不統(tǒng)一，與產(chǎn)品的使用效果不一致，僅能作生產(chǎn)中的參考指標(biāo)。生產(chǎn)廠家和用戶在生產(chǎn)和使用聚合鋁時(shí)，可直接分析產(chǎn)品中的Al₂O₃-H₂O含量，并結(jié)合混凝試驗(yàn)作進(jìn)一步驗(yàn)證。