I. Introducción

En la producción industrial moderna y el desarrollo urbano, la tecnología de tratamiento de agua desempeña un papel crucial. Como uno de los productos químicos clave en el campo del tratamiento de agua, el cloruro de polialuminio de grado industrial (PAC, por su abreviatura en inglés) se ha convertido en un agente químico indispensable en el suministro de agua industrial, el tratamiento de aguas residuales, los sistemas de agua circulante y la purificación de aguas residuales urbanas, etc., debido a su destacada capacidad de floculación, amplia aplicabilidad y características relativamente respetuosas con el medio ambiente. Este artículo explorará de manera integral las características, el mecanismo de acción y las prácticas de aplicación en diversos campos del cloruro de polialuminio de grado industrial.

Ii. Visión general del cloruro de polialuminio de grado industrial

1.Características básicas

El cloruro de polialuminio de grado industrial es un floculante polimérico inorgánico con la fórmula química [Al₂(OH)ₙCl₆ ₙ ₙ]ₘ, donde n es 1-5 y m≤10. En comparación con los coagulantes de sal de aluminio tradicionales, el PAC tiene las siguientes características significativas:

●Capacidad de floculación de alta eficiencia: efectos duales de neutralización de carga y puenteo por adsorción

●Amplia adaptabilidad al pH: El rango de pH adecuado es 5-9 (6.5-7.5 para sales de aluminio tradicionales)

●Rápida velocidad de sedimentación: Los flóculos formados son grandes y densos, y la velocidad de sedimentación es de 2 a 4 veces más rápida que la de las sales de aluminio tradicionales.

●Bajo contenido residual de aluminio: La concentración de iones de aluminio en el efluente suele ser inferior a 0.1mg/L

●Baja corrosividad: Su corrosividad hacia el equipo de procesamiento es menor que la de otras sales de aluminio y sales de hierro.

2. Proceso de producción

El PAC de grado industrial se produce principalmente a través de los siguientes procesos:

●Método de aluminato de calcio: Bauxita + ácido clorhídrico + aluminato de calcio → Reacción → Maduración → producto terminado

●Método de hidróxido de aluminio: Hidróxido de aluminio + ácido clorhídrico → reacción → maduración → producto terminado

●Método de disolución ácida de escoria de aluminio: Se produce utilizando residuos de procesamiento de aluminio, con bajo costo pero grandes fluctuaciones de calidad.

Los productos de grado industrial son generalmente líquidos o sólidos de color amarillo claro a marrón rojizo, con un contenido de alúmina (Al₂O₃) que varía del 28% al 30%, y un grado de basicidad dentro del rango del 60% al 85%.

Iii. Análisis en Profundidad del Mecanismo de Acción

1.Efecto de electro-neutralización

PAC se hidroliza en agua para formar varios iones complejos de alta valencia, como [Al₁₃O₄(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺. Estos polímeros cargados positivamente pueden neutralizar eficazmente las cargas negativas en la superficie de las partículas coloidales, comprimir la doble capa eléctrica, reducir el potencial ζ y desestabilizar el coloide.

2.Efecto de puente de adsorción

La estructura de polímero de cadena larga de PAC puede "unir" y conectar partículas, formando una estructura de red. Captura partículas suspendidas a través de fuerzas de van der Waals, enlaces de hidrógeno y otras acciones, formando flóculos grandes y densos.

3.La función de captura y barrido de red

Cuando la dosis de PAC es lo suficientemente grande, el precipitado de hidróxido de aluminio formado puede capturar y barrer las pequeñas partículas en el agua durante el proceso de sedimentación y hundirse junto con ellas.

Iv. Aplicación Práctica del Tratamiento de Agua Industrial

1.Suministro y tratamiento de agua industrial

En el proceso de preparación de agua en industrias como la energía, la ingeniería química y la electrónica, el PAC muestra ventajas significativas:

●Efecto de eliminación de turbidez: Tiene un excelente efecto de tratamiento en agua de baja turbidez (≤10NTU), y la turbidez del efluente puede reducirse a menos de 0.5NTU

●Eliminación de materia orgánica: Puede eliminar del 30% al 60% de la materia orgánica disuelta, reduciendo la carga en el tratamiento posterior.

2. Tratamiento de aguas residuales industriales

●Aguas residuales de impresión y tintura

●Aguas residuales de galvanoplastia

● Aguas residuales de la fabricación de papel

3. Sistema de agua de circulación industrial

En los sistemas de agua de enfriamiento circulante de industrias como el acero y la petroquímica, la aplicación de PAC aporta múltiples beneficios:

●Control de turbidez: Mantener la turbidez del agua circulante por debajo de 5 NTU

●Control microbiano: Reducir la cantidad de biopelícula en un 30%-50%

●Efecto de inhibición de la corrosión: Forma una película protectora en la superficie del metal, reduciendo la tasa de corrosión en un 40%

●Efecto sinérgico químico: Tiene un buen efecto sinérgico con inhibidores de incrustaciones a base de organofosforados

4. Purificación de aguas residuales urbanas

En las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales, los escenarios de aplicación de PAC incluyen:

●Tratamiento mejorado primario: Adición directa, la tasa de eliminación de SS puede alcanzar el 85%-95%

●Eliminación química de fósforo: Reacciona con ortofosfato para formar precipitado de AlPO₄, con una eficiencia de eliminación de fósforo superior al 90%

●Condicionamiento de lodos: Mejora el rendimiento de deshidratación de los lodos y reduce el contenido de humedad del pastel de filtración en un 2% a 5%

●Respuesta de emergencia: Responder rápidamente a incidentes de contaminación súbita

V. Puntos Clave de la Tecnología de Aplicación

1.Optimización del método de adición

●Dosis multipunto: Para calidad de agua compleja, se pueden adoptar de 2 a 3 puntos de dosificación

●Método de aumento gradual: Agregar primero el 60% de la dosis y agregar el 40% restante en intervalos de 2 a 3 minutos

●Mezcla en línea: Utilice un mezclador estático o agitación mecánica, y controle el valor G entre 300-500s⁻¹

2.Puntos clave del control de parámetros

●Ajuste de pH: El rango óptimo es 6-8. Si excede este rango, se requiere ajuste ácido/base.

●Influencia de la temperatura: Cuando la temperatura está por debajo de 5℃, la dosis debe aumentarse en un 20%-30% o el tiempo de floculación debe prolongarse.

●Intensidad de agitación: Mezcla rápida inicial (100-200 RPM, 1 minuto), seguida de floculación lenta (20-40 RPM, 15 minutos)

3.Guía de Selección de Productos

Seleccione la especificación adecuada según el objeto de procesamiento:

●PAC de alta basicidad (70%-85%): Adecuado para agua de baja temperatura y baja turbidez y aguas residuales de alto color

●PAC de basicidad media (50%-70%): Preferido para la calidad del agua convencional, con una amplia gama de aplicaciones

●Básico PAC bajo (30%-50%): Adecuado para agua de alta turbidez y aguas residuales oleosas

Vi. Tendencias de Desarrollo e Innovaciones

1.Dirección de actualización del producto

●PAC compuesta: Incorpora componentes como hierro, silicio y calcio, como el cloruro férrico de polialuminio (PAFC)

●PAC especializado: Un producto personalizado desarrollado para aguas residuales de industrias específicas

●PAC de alta pureza: contenido de Al₂O₃ >30%, con contenido de metales pesados extremadamente bajo, se utiliza en campos de alta gama

2.Innovación tecnológica

●PAC mejorado magnéticamente: Cargado con partículas magnéticas, puede separar rápidamente los flóculos a través de separación magnética

●PAC fotocatalítico: Combinado con fotocatalizadores como TiO₂, tiene funciones de floculación y degradación.

●PAC biológico: Combinado con preparaciones microbianas, logra simultáneamente un tratamiento fisicoquímico y biológico.

3.Fabricación verde

●Sustitución de materias primas: Se adoptan más recursos secundarios como el aluminio de desecho industrial y la ganga de carbón.

●Optimización de procesos: Reducir el consumo de energía y minimizar la descarga de "tres desechos"

●Evaluación del ciclo de vida: Optimización del rendimiento ambiental del producto desde una perspectiva de ciclo de vida completo

VII. Conclusiones y Perspectivas

Policloruro de aluminio de grado industrial, con su destacado rendimiento técnico y significativos beneficios económicos y ambientales, se ha convertido en un producto pilar en la tecnología moderna de tratamiento de agua. Con requisitos de protección ambiental cada vez más estrictos y la creciente presión de la escasez de agua, la tecnología PAC continuará innovando y desarrollándose:

●Expansión de campos de aplicación: Penetración en nuevas áreas como el tratamiento de aguas pluviales, la gobernanza de cuerpos de agua negros y malolientes, y el tratamiento de agua de emergencia

●Aplicación inteligente: Integrada profundamente con sistemas de monitoreo en línea y control automático para lograr dosificación precisa

●Desarrollo verde: Mejorar el nivel verde de toda la cadena desde las materias primas, la producción hasta la aplicación

●Diseño de Globalización: Los estándares y productos de tecnología PAC de China aceleran su "salida al extranjero"

En el futuro, el cloruro de polialuminio de grado industrial continuará desempeñando un papel central en el campo del tratamiento de aguas, proporcionando un sólido apoyo técnico para el desarrollo sostenible de la industria y la mejora del entorno acuático urbano. Las empresas deben mejorar la innovación tecnológica, desarrollar series de productos más eficientes, especializados y respetuosos con el medio ambiente para satisfacer las diversas demandas de tratamiento de aguas y hacer mayores contribuciones a la construcción de la civilización ecológica.