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聚合氯化铝是类称并非特定化合物

    聚合氯化铝是类称并非特定化合物

    聚合氯化铝.jpg聚合氯化铝(PolyaluminiumChloride),简称PAC,通常也称作碱式氯化铝、聚羟基铝等,它是介于氯化铝和氢氧化铝两种物质之间的一种水溶性无机高分子聚合物,通常以通式Aln(OH)mCl3n-m来表示,其中n代表聚合程度,这取决于制备过程中的多方面因素,m表示某种聚合氯化铝产品的中性化程度,即氢氧根离子取代氯离子的多少程度。由此可见,聚合氯化铝所代表的并不是某一种特定的无机化合物,而是一系列无机聚合物的总称。

    聚合氯化铝.jpg聚合氯化铝的聚合程度受到多种因素的影响,而其中最直接、对其影响最大的是其中氢氧根的含量,因此,人们通常将Al和Cl的比值或碱化度(也称作盐基度)作为其特性参数来描述聚合程度,而尤以后者使用更为普遍。PAC的碱化度按如下公式定义:

    碱化度B(%)=[OH-]/3[Al3+]×100

    其中,[OH-]和[Al3+]分别表示氢氧根和铝离子的摩尔浓度,不难发现,碱度还可表示为:

    碱化度B(%)=m/3n×100

    也有一些习惯用羟铝比([OH-]/[Al3+])来表示的,但其实质上是相同的。

    聚合氯化铝.jpg如前所述,聚合氯化铝是一系列复杂铝聚合体的混合物,其中最简单的聚铝形式是二聚体,如图所示:

二聚体聚合氯化铝

    聚合氯化铝.jpg它是由两个呈正八面体的水合铝离子生成,其中两个共享的羟基取代了原有的四个水分子而将两个铝离子联结在一起,其化学式可表达为:Al2(OH)2(H2O)84+。由于聚合物的絮凝能力是随其所带电荷呈指数上升的,所以,正四价聚合铝离子的絮凝能力相当于三价铝离子单体的十倍。随着碱化度的提高,聚合铝的聚合度及其所带阳离子的电荷也会进一步增加。例如,六聚体Al6(OH)12(H2O)126+带有六个阳电荷,平均每个铝单体所带阳电荷为一个,但它对阴离子物质的絮凝能力却比带有三个阳电荷的铝单体和平均每个铝单体带有两个阳电荷的二聚体要强大得多。

    聚合氯化铝.jpg每种聚合氯化铝所包含的聚核型式和数量都因生产工艺和生产条件的不同而不同,甚至于相同碱化度的聚合氯化铝,其聚合体的组成也各不相同,因为这其中还有一个聚合铝产品的有效固含量的因素。工业上生产的聚合氯化铝液体产品的浓度(即有效固含量)一般为20~50%,这相当于6~23%的Al2O3含量,其pH值在1.5至4.0之间不等。

    聚合氯化铝.jpg生产方法与条件控制的不同造成各种聚合氯化铝产品的性能有很大差异。PAC产品通常按其碱化度的大小来区分,一般可将其分为三类:低碱化度PAC(碱化度为0~16.67%)、中碱化度PAC(碱化度为16.67~50%)和高碱化度PAC(碱化度为50~83.3%)。用于造纸湿部的典型PAC多数为低或中等碱化度的PAC,而高碱化度PAC多用作水处理或污水处理的絮凝剂。

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