I. Giới thiệu

Trong sản xuất công nghiệp hiện đại và phát triển đô thị, công nghệ xử lý nước đóng vai trò quan trọng. Là một trong những hóa chất cốt lõi trong lĩnh vực xử lý nước, Polyaluminium Chloride (viết tắt là PAC) cấp công nghiệp đã trở thành một tác nhân hóa học không thể thiếu trong cung cấp nước công nghiệp, xử lý nước thải, hệ thống nước tuần hoàn và làm sạch nước thải đô thị, v.v., nhờ vào hiệu suất keo tụ xuất sắc, tính ứng dụng rộng rãi và đặc điểm thân thiện với môi trường tương đối. Bài viết này sẽ khám phá một cách toàn diện các đặc điểm, cơ chế hoạt động và thực tiễn ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của polyaluminium chloride cấp công nghiệp.

Ii. Tổng quan về Polyaluminium Chloride cấp công nghiệp

1. Đặc điểm cơ bản

Polymer polyaluminium chloride cấp công nghiệp là một chất keo tụ polymer vô cơ với công thức hóa học [Al₂(OH)ₙCl₆ ₙ ₙ]ₘ, trong đó n là 1-5 và m≤10. So với các chất keo tụ muối nhôm truyền thống, PAC có những đặc điểm nổi bật sau:

●Khả năng keo tụ hiệu quả cao: hai tác động của trung hòa điện tích và cầu hấp phụ

●Phạm vi thích ứng pH rộng: Phạm vi pH phù hợp là 5-9 (6.5-7.5 cho muối nhôm truyền thống)

●Tốc độ lắng nhanh: Các bông hình thành lớn và dày đặc, và tốc độ lắng nhanh gấp 2 đến 4 lần so với muối nhôm truyền thống.

●Nội dung nhôm dư thấp: Nồng độ ion nhôm trong nước thải thường thấp hơn 0.1mg/L

●Tính ăn mòn thấp: Tính ăn mòn của nó đối với thiết bị chế biến thấp hơn so với các muối nhôm và muối sắt khác.

2. Quy trình sản xuất

PAC công nghiệp chủ yếu được sản xuất thông qua các quy trình sau:

●Phương pháp aluminat canxi: Quặng bauxite + axit hydrochloric + aluminat canxi → Phản ứng → Chín mùi → sản phẩm hoàn thiện

●Phương pháp nhôm hydroxide: Nhôm hydroxide + axit hydrochloric → phản ứng → trưởng thành → sản phẩm hoàn thiện

●Phương pháp hòa tan axit xỉ nhôm: Nó được sản xuất bằng cách sử dụng chất thải chế biến nhôm, có chi phí thấp nhưng độ biến động chất lượng lớn.

Sản phẩm cấp công nghiệp thường là chất lỏng hoặc rắn màu vàng nhạt đến nâu đỏ, với hàm lượng alumina (Al₂O₃) dao động từ 28% đến 30%, và độ kiềm nằm trong khoảng từ 60% đến 85%.

Iii. Phân tích sâu về cơ chế hoạt động

1.Effect trung hòa điện

PAC thủy phân trong nước để tạo thành các ion phức tạp có hóa trị cao khác nhau, chẳng hạn như [Al₁₃O₄(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺. Những polymer mang điện tích dương này có thể trung hòa hiệu quả các điện tích âm trên bề mặt của các hạt keo, nén lớp điện kép, giảm tiềm năng ζ và làm mất ổn định keo.

2.Effect cầu nối hấp phụ

Cấu trúc polymer chuỗi dài của PAC có thể "kết nối" và liên kết các hạt, tạo thành một cấu trúc mạng. Nó bắt giữ các hạt lơ lửng thông qua lực van der Waals, liên kết hydro và các hành động khác, tạo thành các cụm lớn và dày đặc.

3.Chức năng của việc bắt và quét mạng

Khi liều lượng PAC đủ lớn, kết tủa hydroxide nhôm hình thành có thể bắt và quét các hạt nhỏ trong nước trong quá trình lắng và chìm cùng nhau.

Iv. Ứng dụng thực tiễn của Xử lý nước công nghiệp

1.Cung cấp nước công nghiệp xử lý

Trong quá trình chuẩn bị nước của các ngành công nghiệp như điện, kỹ thuật hóa học và điện tử, PAC cho thấy những lợi thế đáng kể:

●Hiệu quả loại bỏ độ đục: Nó có hiệu quả xử lý xuất sắc đối với nước có độ đục thấp (≤10NTU), và độ đục của nước thải có thể giảm xuống dưới 0.5NTU

●Loại bỏ chất hữu cơ: Nó có thể loại bỏ 30% đến 60% chất hữu cơ hòa tan, giảm tải cho quá trình xử lý tiếp theo

2. Xử lý nước thải công nghiệp

●Nước thải in ấn và nhuộm

●Nước thải điện phân

● Nước thải sản xuất giấy

3. Hệ thống nước tuần hoàn công nghiệp

Trong các hệ thống nước làm mát tuần hoàn của các ngành công nghiệp như thép và hóa dầu, việc áp dụng PAC mang lại nhiều lợi ích:

●Kiểm soát độ đục: Duy trì độ đục của nước tuần hoàn dưới 5NTU

●Kiểm soát vi sinh vật: Giảm lượng màng sinh học xuống 30%-50%

●Hiệu ứng ức chế ăn mòn: Nó tạo ra một lớp bảo vệ trên bề mặt kim loại, giảm tỷ lệ ăn mòn xuống 40%

●Hiệu ứng hiệp đồng hóa học: Nó có hiệu ứng hiệp đồng tốt với các chất ức chế quy mô dựa trên phospho hữu cơ

4. Xử lý nước thải đô thị

Trong các nhà máy xử lý nước thải đô thị, các kịch bản ứng dụng của PAC bao gồm:

●Điều trị nâng cao chính: Thêm trực tiếp, tỷ lệ loại bỏ SS có thể đạt 85%-95%

●Loại bỏ phốt pho hóa học: Phản ứng với orthophosphate để tạo thành kết tủa AlPO₄, với hiệu suất loại bỏ phốt pho trên 90%

●Điều kiện bùn: Cải thiện hiệu suất tách nước của bùn và giảm độ ẩm của bánh lọc từ 2% đến 5%

●Phản ứng khẩn cấp: Phản ứng nhanh chóng với các sự cố ô nhiễm đột ngột

V. Các điểm chính của công nghệ ứng dụng

1. Tối ưu hóa phương pháp cộng

●Phân phối đa điểm: Đối với chất lượng nước phức tạp, có thể áp dụng 2 đến 3 điểm phân phối

●Phương pháp tăng dần: Thêm 60% liều lượng trước, và thêm 40% còn lại sau khoảng thời gian 2 đến 3 phút

●Trộn trực tuyến: Sử dụng máy trộn tĩnh hoặc khuấy cơ học, và kiểm soát giá trị G ở mức 300-500s⁻¹

2.Các điểm chính của kiểm soát tham số

●Điều chỉnh pH: Phạm vi tối ưu là 6-8. Nếu vượt quá phạm vi này, cần điều chỉnh axit/kiềm.

●Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ dưới 5℃, liều lượng nên được tăng lên 20%-30% hoặc thời gian keo tụ nên được kéo dài.

●Cường độ khuấy: Trộn nhanh ban đầu (100-200 RPM, 1 phút), tiếp theo là tạo bông chậm (20-40 RPM, 15 phút)

3.Hướng Dẫn Lựa Chọn Sản Phẩm

Chọn thông số kỹ thuật phù hợp theo đối tượng xử lý:

●PAC có tính kiềm cao (70%-85%): Phù hợp cho nước có nhiệt độ thấp và độ đục thấp cũng như nước thải có màu cao

●PAC kiềm trung bình (50%-70%): Ưu tiên cho chất lượng nước thông thường, với nhiều ứng dụng đa dạng

●PAC có tính kiềm thấp (30%-50%): Phù hợp cho nước có độ đục cao và nước thải có dầu

Vi. Xu hướng phát triển và đổi mới

1.Hướng nâng cấp sản phẩm

●Composite PAC: Kết hợp các thành phần như sắt, silicon và canxi, chẳng hạn như polyaluminium ferric chloride (PAFC)

●PAC chuyên biệt: Một sản phẩm tùy chỉnh được phát triển cho nước thải từ các ngành công nghiệp cụ thể

●PAC tinh khiết cao: Hàm lượng Al₂O₃ >30%, với hàm lượng kim loại nặng cực thấp, được sử dụng trong các lĩnh vực cao cấp

2.Cải cách công nghệ

●PAC tăng cường từ tính: Được nạp với các hạt từ tính, nó có thể nhanh chóng tách các bông qua quá trình tách từ tính

●PAC quang xúc tác: Kết hợp với các chất xúc tác quang như TiO₂, nó có cả chức năng keo tụ và phân hủy.

●PAC sinh học: Kết hợp với các chế phẩm vi sinh, nó đồng thời đạt được điều trị lý hóa và sinh học

3.Sản xuất xanh

●Thay thế nguyên liệu: Nhiều nguồn tài nguyên thứ cấp như nhôm thải công nghiệp và than đá được áp dụng

●Tối ưu hóa quy trình: Giảm tiêu thụ năng lượng và giảm thiểu sự thải ra của "ba chất thải"

●Đánh giá vòng đời: Tối ưu hóa hiệu suất môi trường sản phẩm từ góc độ vòng đời đầy đủ

VII. Kết luận và Triển vọng

Polyaluminium chloride cấp công nghiệp, với hiệu suất kỹ thuật xuất sắc và lợi ích kinh tế cũng như môi trường đáng kể, đã trở thành sản phẩm trụ cột trong công nghệ xử lý nước hiện đại. Với các yêu cầu bảo vệ môi trường ngày càng nghiêm ngặt và áp lực ngày càng tăng về tình trạng thiếu nước, công nghệ PAC sẽ tiếp tục đổi mới và phát triển:

●Mở rộng các lĩnh vực ứng dụng: Thâm nhập vào các lĩnh vực mới như xử lý nước mưa, quản lý nguồn nước đen và có mùi, và xử lý nước khẩn cấp

●Ứng dụng thông minh: Tích hợp sâu với hệ thống giám sát trực tuyến và hệ thống điều khiển tự động để đạt được liều lượng chính xác

●Phát triển xanh: Tăng cường mức độ xanh của toàn bộ chuỗi từ nguyên liệu, sản xuất đến ứng dụng

●Bố trí Toàn cầu: Tiêu chuẩn và Sản phẩm Công nghệ PAC của Trung Quốc Tăng tốc "ra thế giới"

Trong tương lai, polyaluminium chloride cấp công nghiệp sẽ tiếp tục đóng vai trò cốt lõi trong lĩnh vực xử lý nước, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật vững chắc cho sự phát triển bền vững của ngành và cải thiện môi trường nước đô thị. Các doanh nghiệp nên nâng cao đổi mới công nghệ, phát triển các dòng sản phẩm hiệu quả hơn, chuyên biệt và thân thiện với môi trường để đáp ứng nhu cầu xử lý nước đa dạng và đóng góp nhiều hơn cho việc xây dựng nền văn minh sinh thái.