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创建于04.22
工業用ポリ塩化アルミニウム：効率的な水処理の多用途専門家
I. はじめに
現代の産業生産と都市開発において、水処理技術は重要な役割を果たしています。水処理分野のコア化学物質の一つである工業用ポリアルミニウムクロリド（略してPAC）は、その優れた凝集性能、広範な適用性、比較的環境に優しい特性により、工業用水供給、廃水処理、循環水システム、都市下水浄化などにおいて欠かせない化学薬品となっています。本記事では、工業用ポリアルミニウムクロリドの特性、作用メカニズム、およびさまざまな分野での応用実践について包括的に探ります。
Ii. 工業用ポリアルミニウムクロライドの概要
1.基本的な特徴
工業用ポリアルミニウムクロリドは、化学式 [Al₂(OH)ₙCl₆ ₙ ₙ]ₘ を持つ無機ポリマーフロック剤であり、ここで n は 1-5、m≤10 です。従来のアルミニウム塩凝固剤と比較して、PAC は以下の重要な特性を持っています：
●高効率フロック形成能力：電荷中和と吸着ブリッジングの二重効果
●広いpH適応範囲：適切なpH範囲は5-9（従来のアルミニウム塩の場合は6.5-7.5）
●高速沈降速度：形成されたフロックは大きくて密度が高く、沈降速度は従来のアルミニウム塩の2倍から4倍速いです
●残留アルミニウム含有量が低い：排水中のアルミニウムイオン濃度は通常0.1mg/L未満です
●低腐食性：その腐食性は他のアルミニウム塩や鉄塩よりも加工機器に対して低いです
2. 生産プロセス
工業用PACは主に以下のプロセスを通じて生産されます：
●カルシウムアルミネート法: ボーキサイト + 塩酸 + カルシウムアルミネート → 反応 → 熟成 → 完成品
●アルミニウム水酸化物法: アルミニウム水酸化物 + 塩酸 → 反応 → 熟成 → 完成品
●アルミニウムスラグ酸溶解法：アルミニウム加工廃棄物を使用して生産され、コストは低いが品質の変動が大きい
工業用製品は通常、淡黄色から赤褐色の液体または固体で、アルミナ（Al₂O₃）含有量は28%から30%の範囲であり、塩基度は60%から85%の範囲内です。
Iii. 作用機序の詳細な分析
1. 電気中和効果
PACは水中で加水分解し、[Al₁₃O₄(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺のようなさまざまな高価値複合イオンを形成します。これらの正に帯電したポリマーは、コロイド粒子の表面にある負の電荷を効果的に中和し、二重電気層を圧縮し、ζ電位を低下させ、コロイドを不安定化させることができます。
2.吸着ブリッジ効果
PACの長鎖ポリマー構造は、粒子を「架橋」し接続することができ、ネットワーク構造を形成します。これは、ファンデルワールス力、水素結合およびその他の作用を通じて懸濁粒子を捕捉し、大きく密なフロックを形成します。
3.ネットキャプチャとスイーピングの機能
PACの投与量が十分に大きい場合、形成された水酸化アルミニウム沈殿物は、沈殿過程中に水中の微細な粒子を捕らえ、共に沈降することができます。
Iv. 工業用水処理の実用的応用
1.産業用水供給処理
産業の水処理プロセス、例えば電力、化学工学、電子工学において、PACは顕著な利点を示します：
●濁度除去効果：低濁度水（≤10NTU）に対して優れた処理効果があり、排水の濁度は0.5NTU未満に低減できます。
●有機物除去：溶解した有機物の30%から60%を除去でき、後続処理の負荷を軽減します。
2. 工業廃水処理
●印刷および染色廃水
●電気めっき廃水
● 製紙廃水
3. 工業循環水システム
鋼鉄や石油化学などの産業の循環冷却水システムにおいて、PACの適用は複数の利点をもたらします：
●濁度管理: 循環水の濁度を5NTU未満に維持する
●微生物制御：バイオフィルムの量を30%-50%削減
●腐食抑制効果: 金属表面に保護膜を形成し、腐食速度を40%低下させます。
●化学的相乗効果：有機リン系スケール抑制剤との相乗効果が良好です
4. 都市下水浄化
municipal sewage treatment plants, the application scenarios of PAC include:
市の下水処理施設におけるPACの適用シナリオには次のものが含まれます:
●一次的強化処理：直接添加により、SS除去率は85%-95%に達することができます。
●化学的リン除去：リン酸塩と反応してAlPO₄沈殿を形成し、リン除去効率は90％以上です。
●スラッジ調整：スラッジの脱水性能を向上させ、フィルターケーキの水分含量を2%から5%減少させる
●緊急対応：突然の汚染事件に迅速に対応する
V. アプリケーション技術の重要なポイント
1.加算方法の最適化
●マルチポイント投与：複雑な水質の場合、2〜3の投与ポイントを採用できます
●勾配増加法：最初に60％の用量を追加し、残りの40％を2〜3分の間隔で追加します
●オンライン混合：静的ミキサーまたは機械的攪拌を使用し、G値を300-500s⁻¹に制御します。
2.パラメータ制御の要点
●pH調整: 最適範囲は6-8です。この範囲を超える場合は、酸/アルカリ調整が必要です。
●温度の影響: 温度が5℃未満の場合、投与量を20%-30%増加させるか、フロック時間を延長する必要があります。
●攪拌強度: 初期の急速混合 (100-200 RPM, 1分)、その後の緩やかなフロック形成 (20-40 RPM, 15分)
3.製品選択ガイド
処理対象に応じて適切な仕様を選択してください：
●高い塩基性PAC（70%-85%）：低温・低濁度水および高色度廃水に適しています
●中程度の塩基性PAC（50%-70%）：従来の水質に好まれ、幅広い用途があります
●低塩基性PAC（30%-50%）：高濁度水および油性廃水に適しています
Vi. 開発のトレンドと革新
1.製品アップグレードの方向
●複合PAC：ポリアルミニウムフェリッククロライド（PAFC）などの鉄、シリコン、カルシウムなどの成分を含む
●専門PAC：特定の業界からの廃水のために開発されたカスタマイズ製品
●高純度PAC: Al₂O₃含量 >30%、重金属含量が非常に低く、高級分野で使用されます
2.技術革新
●磁気強化PAC：磁性粒子を含んでおり、磁気分離によってフロックを迅速に分離できます。
●光触媒PAC: TiO₂などの光触媒と組み合わせることで、凝集と分解の両方の機能を持っています
●生物PAC：微生物製剤と組み合わせることで、物理化学的および生物学的処理を同時に実現します
3.グリーン製造
●原材料の代替：産業廃棄物アルミニウムや石炭ガングのような二次資源がより多く採用されています
●プロセス最適化：エネルギー消費を削減し、「三廃」の排出を最小限に抑える
●ライフサイクルアセスメント：製品の環境パフォーマンスをフルライフサイクルの視点から最適化する
VII. 結論と展望
工業用ポリアルミニウムクロリドは、その優れた技術性能と重要な経済的および環境的利益により、現代の水処理技術における柱となる製品となっています。ますます厳しくなる環境保護要件と水不足の圧力の高まりに伴い、PAC技術は引き続き革新と発展を続けます。
●適用分野の拡大：雨水処理、悪臭を伴う水体の管理、緊急水処理などの新しい分野への浸透
●インテリジェントアプリケーション：オンライン監視および自動制御システムと深く統合され、正確な投与を実現
●グリーン開発：原材料、製造から応用までの全チェーンのグリーンレベルを向上させる
●グローバリゼーションレイアウト：中国のPAC技術基準と製品が「グローバル化」を加速
将来的には、工業用ポリアルミニウムクロリドが水処理分野で中心的な役割を果たし、産業の持続可能な発展と都市水環境の改善に対する確固たる技術支援を提供し続けるでしょう。企業は技術革新を強化し、より効率的で専門的かつ環境に優しい製品シリーズを開発して、多様な水処理の要求に応え、生態文明の建設により大きな貢献をするべきです。
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