I. Introdução

Na produção industrial moderna e no desenvolvimento urbano, a tecnologia de tratamento de água desempenha um papel crucial. Como um dos produtos químicos principais no campo do tratamento de água, o Cloreto de Polialumínio de grau industrial (PAC, abreviação) tornou-se um agente químico indispensável no abastecimento de água industrial, tratamento de águas residuais, sistemas de água circulante e purificação de esgoto urbano, etc., devido ao seu desempenho excepcional de floculação, ampla aplicabilidade e características relativamente amigáveis ao meio ambiente. Este artigo explorará de forma abrangente as características, o mecanismo de ação e as práticas de aplicação em vários campos do cloreto de polialumínio de grau industrial.

Ii. Visão Geral do Cloreto de Polialumínio de Grau Industrial

1.Características básicas

O cloreto de polialumínio de grau industrial é um floculante polimérico inorgânico com a fórmula química [Al₂(OH)ₙCl₆ ₙ ₙ]ₘ, onde n é 1-5 e m≤10. Comparado com coagulantes tradicionais de sal de alumínio, o PAC possui as seguintes características significativas:

●Capacidade de floculação de alta eficiência: efeitos duplos de neutralização de carga e ponte de adsorção

●Ampla faixa de adaptabilidade de pH: A faixa de pH adequada é 5-9 (6,5-7,5 para sais de alumínio tradicionais)

●Velocidade de sedimentação rápida: Os flocos formados são grandes e densos, e a velocidade de sedimentação é de 2 a 4 vezes mais rápida do que a dos sais de alumínio tradicionais

●Baixo teor de alumínio residual: A concentração de íons de alumínio no efluente é geralmente inferior a 0,1mg/L

●Baixa corrosividade: Sua corrosividade para equipamentos de processamento é menor do que a de outros sais de alumínio e sais de ferro

2. Processo de produção

PAC de grau industrial é produzido principalmente através dos seguintes processos:

●Método de aluminato de cálcio: Bauxita + ácido clorídrico + aluminato de cálcio → Reação → Maturação → produto acabado

●Método do hidróxido de alumínio: Hidróxido de alumínio + ácido clorídrico → reação → maturação → produto final

●Método de dissolução ácida de escória de alumínio: É produzido utilizando resíduos de processamento de alumínio, com baixo custo, mas grandes flutuações de qualidade.

Produtos de grau industrial são geralmente líquidos ou sólidos de amarelo claro a marrom avermelhado, com um teor de alumina (Al₂O₃) variando de 28% a 30%, e um grau de basicidade dentro da faixa de 60% a 85%.

Iii. Análise Aprofundada do Mecanismo de Ação

1.Efeito de eletro-neutralização

PAC hidrolisa em água para formar vários íons complexos de alta valência, como [Al₁₃O₄(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺. Esses polímeros carregados positivamente podem neutralizar efetivamente as cargas negativas na superfície das partículas coloidais, comprimir a camada elétrica dupla, reduzir o potencial ζ e desestabilizar o coloide.

2.Efeito de ponte de adsorção

A estrutura de polímero de cadeia longa do PAC pode "ligar" e conectar partículas, formando uma estrutura de rede. Ela captura partículas suspensas através de forças de van der Waals, ligações de hidrogênio e outras ações, formando flocos grandes e densos.

3.A função de captura e varredura de rede

Quando a dosagem de PAC é grande o suficiente, o precipitado de hidróxido de alumínio formado pode capturar e varrer as pequenas partículas na água durante o processo de sedimentação e afundar junto.

Iv. Aplicação Prática do Tratamento de Água Industrial

1.Tratamento de abastecimento de água industrial

No processo de preparação de água em indústrias como energia, engenharia química e eletrônica, o PAC apresenta vantagens significativas:

●Efeito de remoção de turbidez: Tem um excelente efeito de tratamento em água de baixa turbidez (≤10NTU), e a turbidez do efluente pode ser reduzida para abaixo de 0,5NTU

●Remoção de matéria orgânica: Pode remover de 30% a 60% da matéria orgânica dissolvida, reduzindo a carga no tratamento subsequente

2. Tratamento de águas residuais industriais

●Água residuais de impressão e tingimento

●Água residuais de eletrodeposição

● Efluente de fabricação de papel

3. Sistema de água circulante industrial

Nos sistemas de água de resfriamento circulante de indústrias como aço e petroquímica, a aplicação de PAC traz múltiplos benefícios:

●Controle de turbidez: Manter a turbidez da água circulante abaixo de 5NTU

●Controle microbiano: Reduzir a quantidade de biofilme em 30%-50%

●Efeito de inibição da corrosão: Forma um filme protetor na superfície do metal, reduzindo a taxa de corrosão em 40%

●Efeito sinérgico químico: Tem um bom efeito sinérgico com inibidores de incrustação à base de organofosforados

4. Purificação de esgoto urbano

Em estações de tratamento de esgoto municipais, os cenários de aplicação do PAC incluem:

●Tratamento aprimorado primário: Adição direta, a taxa de remoção de SS pode atingir 85%-95%

●Remoção química de fósforo: Reage com ortofosfato para formar precipitado de AlPO₄, com uma eficiência de remoção de fósforo superior a 90%

●Condicionamento de lodo: Melhore o desempenho de desidratação do lodo e reduza o teor de umidade do bolo filtrante em 2% a 5%

●Resposta a emergências: Responder rapidamente a incidentes de poluição súbita

V. Pontos Chave da Tecnologia de Aplicação

1. Otimização do método de adição

●Dosagem multiponto: Para qualidade de água complexa, podem ser adotados de 2 a 3 pontos de dosagem

●Método de aumento gradual: Adicione 60% da dose primeiro e adicione os 40% restantes em intervalos de 2 a 3 minutos

●Mistura online: Use um misturador estático ou agitação mecânica, e controle o valor G em 300-500s⁻¹

2.Pontos-chave do controle de parâmetros

●Ajuste de pH: A faixa ideal é de 6-8. Se exceder essa faixa, é necessário ajuste ácido/alcóolico.

●Influência da temperatura: Quando a temperatura estiver abaixo de 5℃, a dosagem deve ser aumentada em 20%-30% ou o tempo de floculação deve ser prolongado.

●Intensidade de agitação: Mistura rápida inicial (100-200 RPM, 1 minuto), seguida de floculação lenta (20-40 RPM, 15 minutos)

3.Guia de Seleção de Produtos

Selecione a especificação apropriada de acordo com o objeto de processamento:

●PAC de alta basicidade (70%-85%): Adequado para água de baixa temperatura e baixa turbidez e efluentes de alta cor

●PAC de basicidade média (50%-70%): Preferido para qualidade de água convencional, com uma ampla gama de aplicações

●Baixíssima basicidade PAC (30%-50%): Adequado para água de alta turbidez e águas residuais oleosas

Vi. Tendências de Desenvolvimento e Inovações

1.Direção de atualização do produto

●PAC Composto: Incorpora componentes como ferro, silício e cálcio, como cloreto férrico de polialumínio (PAFC)

●PAC especializado: Um produto personalizado desenvolvido para águas residuais de indústrias específicas

●PAC de alta pureza: Teor de Al₂O₃ >30%, com teor de metais pesados extremamente baixo, é utilizado em campos de alta qualidade

2.Inovação tecnológica

●PAC melhorado por magnetismo: Carregado com partículas magnéticas, pode separar rapidamente flocos através da separação magnética

●PAC fotocatalítico: Combinado com fotocatalisadores como TiO₂, possui funções de floculação e degradação.

●PAC Biológico: Combinado com preparações microbianas, alcança simultaneamente tratamento físico-químico e biológico

3.Fabricação verde

●Substituição de matérias-primas: Mais recursos secundários, como alumínio de resíduos industriais e ganga de carvão, são adotados

●Otimização de processos: Reduzir o consumo de energia e minimizar a descarga dos "três resíduos"

●Avaliação do ciclo de vida: Otimizando o desempenho ambiental do produto a partir de uma perspectiva de ciclo de vida completo

VII. Conclusões e Perspectivas

Policloreto de polialumínio de grau industrial, com seu desempenho técnico excepcional e benefícios econômicos e ambientais significativos, tornou-se um produto pilar na tecnologia moderna de tratamento de água. Com requisitos de proteção ambiental cada vez mais rigorosos e a crescente pressão da escassez de água, a tecnologia PAC continuará a inovar e se desenvolver:

●Expansão dos campos de aplicação: Penetração em novas áreas, como tratamento de águas pluviais, governança de corpos d'água negros e com odor, e tratamento de água de emergência

●Aplicação inteligente: Integrada profundamente com sistemas de monitoramento online e controle automático para alcançar dosagem precisa

●Desenvolvimento verde: Aumentando o nível verde de toda a cadeia, desde matérias-primas, produção até aplicação

●Layout de Globalização: Padrões e Produtos de Tecnologia PAC da China Aceleram seu "avanço global"

No futuro, o cloreto de polialumínio de grau industrial continuará a desempenhar um papel central no campo do tratamento de água, fornecendo suporte técnico sólido para o desenvolvimento sustentável da indústria e a melhoria do ambiente hídrico urbano. As empresas devem aprimorar a inovação tecnológica, desenvolver séries de produtos mais eficientes, especializados e ambientalmente amigáveis para atender às diversas demandas de tratamento de água e fazer contribuições maiores para a construção da civilização ecológica.