استاندارد استفاده از پلی آلومینیوم کلراید (PAC) در تصفیه آب

تعدادی از منعقد کننده های مبتنی بر آلومینیوم برای برنامه های تصفیه آب استفاده می شوند.

این ترکیبات فرمول کلی (Aln (OH)m Cl (3n-m))x را دارند و از ساختار پلیمری کاملاً محلول در آب تشکیل شده اند. طول زنجیره پلیمریزاسیون، وزن مولکولی و تعداد بارهای یونی با درجه پلیمریزاسیون تعیین می شود. در هیدرولیز، گونه های مختلف تک و کاتیون پلیمری مهمی با ساختار +7 Al13O4 (OH) 24 تشکیل می شوند. گونه کمتر غالب ساختار Al8 (OH) 20 +4  است.

این منعقد کننده های پلیمریزه شده شامل موارد زیر هستند:

  • پلی آلومینیوم کلرید (PACl, n=2, m=3)
  • آلومینیوم کلرو هیدرات (ACH, n=2, m=5)
  • پلی آلومینیوم کلرو هیدرات (PACH): مشابه به ACH

در عمل، تفاوت چندانی بین عملکرد آلومینیم کلرو هیدرات و پلی آلومینیم کلرید در تصفیه آب وجود ندارد، در صورتیکه آلومینیم کلرو هیدرات،  هیدراته است.

خاصیت مهم منعقدکننده های پلی آلومینیوم بازی بودن آنهاست. این نسبت یون های هیدروکسیل به آلومینیوم در کمپلکس هیدراته است و به طور کلی هرچه بازی تر باشد، مصرف قلیایی در فرآیند تصفیه کمتر می شود.

منعقد کننده های پلی آلومینیوم به طور کلی قلیایی کمتری نسبت به آلوم مصرف می کنند. آنها در مقایسه با آلوم در دامنه pH وسیع تری مؤثر هستند و تجربه نشان می دهد که پلی آلومینیم کلرید به طرز رضایت بخش در محدوده pH از 5.0 تا 8.0 کار می کند. از دیگر مزایای مهم استفاده از منعقد کننده های پلی آلومینیوم در فرآیندهای تصفیه آب، کاهش غلظت سولفات اضافه شده به آب تصفیه شده است. این به طور مستقیم بر میزان SO4 در فاضلاب خانگی تأثیر می گذارد.

از دیگر مزایای منعقد کننده پلی آلومینیوم می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • مقدار آلومینیوم باقیمانده در آب تصفیه شده کم است ، به طور معمول 0.01-0.05 میلی گرم در لیتر.
  • پلی آلومینیم کلرید و آلومینیم کلرو هیدرات در آب با دمای کم، بسیار خوب کار می کنند. در صورتیکه در دماهای پایین ذرات آلوم به یکدیگر می چسبند و فلاک تشکیل می دهند. در حالی که لخته های تشکیل شده از منعقد کننده های پلی آلومینیوم تمایل دارند به طور مساوی در دمای کم و در دمای معمولی آب مستقر شوند.
  • استفاده از پلی آلومینیم کلراید لجن کمتری را در مقایسه با آلوم در دوز معادل، ایجاد می کند.
  • دوزهای پایین تری از پلی آلومینیم کلراید برای دادن نتایج معادل آلوم، مورد نیاز است. به عنوان مثال، دوز 12 میلی گرم در لیتر پلی آلومینیم کلراید (100٪) برای تصفیه آب رنگی کم کدورت نسبت به عملکرد مشابه به دست آمده هنگام استفاده از دوز آلوم 55 میلی گرم در لیتر مورد نیاز بود.
  • افزایش کلرید در آب تصفیه شده بسیار کمتر از افزایش سولفات از آلوم است و در نتیجه افزایش کلی در TDS آب تصفیه شده کاهش می یابد.

منعقد کننده های پلی آلومینیوم به طور معمول دو برابر قیمت مایع آلوم هستند به ازای هر کیلوگرم آلومینیوم. با این حال، دوزهای پایین تر از منعقد کننده و دوزهای کم باز، قبل و بعد ازتصفیه آب می توانند استفاده از پلی آلومینیم ها را اقتصادی کنند. محلول پلی آلومینیوم کلرید (10٪ Al2O3) برای نگهداری در دمای کمتر از 50 درجه سانتیگراد برای 4 تا 5 ماه پایدار است و برای استفاده زیاد و دوز فله بسیار ایده آل است.

در این مقاله به بررسی استانداردی برای کاربرد پلی آلمینیوم کلراید (PAC) که به صورت مایع یا پودری در تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد، می پردازیم. این استاندارد برای همه خریداران این ماده، تولیدکنندگان و تامین کنندگان آن و همه صنایعی که از این ماده به صورت فیزیکی، شیمیایی و حتی صرفا جهت آزمایش استفاده می کنند، مفید خواهد بود.

پلی آلومینیوم کلراید در تصفیه آب

پلی آلمینیوم کلراید (PAC) در صنعت تصفیه آب به عنوان منعقدکننده کلوئیدهای آلی و معدنی قبل از رسوب گذاری و / یا فیلتراسیون کاربرد دارد. آلومینیوم کلوئید را بی ثبات می کند و باعث شکل گیری ذرات بزرگ این ماده در یک رسوب شیمیایی (به نام فلاک) می شود که از طریق ته نشینی و / یا فیلتراسیون از آب خارج می شود. به طور کلی ، اگر انعقاد سریع تر با ذارت بزرگتر مد نظر باشد، پلی آلومینیوم کلرید نسبت به سولفات آلومینیوم ارجحیت دارد.

تولید پلی آلومینیوم کلراید

پلی آلومینیوم کلرید مایع با ترکیب هیدروکسید آلومینیوم با هیدروکلریک اسید و سولفوریک اسید در دماهای بالا تهیه می شود ، سپس محصول حاصل از آن را با کربنات کلسیم واکنش می دهند تا قلیاییت آن افزایش یابد. سپس مخلوط حاصل در سانتریفیوژ قرار داده می شود تا پلی آلومینیوم کلرید مایع را از محصول جامد (گچ) جدا کند. پلی آلومینیوم کلرید پودری از واکنش گاز داغ هیدروکلراید با یک بستر آلومینیومی به صورت یک ماده خشک به دست می آید.

ویژگی های پلی آلومینیوم کلرید (PAC)

پلی آلومینیوم کلرید به دو شکل پودر و مایع موجود می باشد. پودر PolyAC به عنوان یک پودر سفید موجود در کیسه های 20 یا 25 کیلوگرم موجود است. مایع PolyAC معمولاً به صورت محلول 34٪ وزنی-وزنی ، در بشکه به صورت عمده یا در ظروف کوچکتر مانند ظروف مخصوص 20 لیتری یا 1000 کیلوگرمی به فروش می رسد.

پلی آلومینیم کلراید (پک فاضلابی) Poly Alumminium chloride


کیسه 25 کیلویی
فروش پلی آلومینیم کلراید، جهت کسب اطلاعات بیشتر با دکتر کمیکال تماس بگیرید.

ویژگی های فیزیکی پلی آلومینیوم کلرید (PolyAC)

PolyAC  جامد باید تمیز و خشک  و به صورت پودری باشد.

PolyAC  مایع باید یک محلول تقریباً اشباع شده از کلرید پلی آلومینیوم باشد و  ماده رسوب شده موجود در محلول بیشتر از  0.2٪ نباشد. در جدول زیر خصوصیات فیزیکی شکل های مختلف پلی آلومینیوم کلراید بررسی شده است:

خصوصیات فیزیکی شکل های مختلف پلی آلومینیوم کلراید
ویژگی هاPAC جامدPAC مایع
pH محلول (+/- 0.3)2.6
وزن مخصوص1.2
چگالی0.77 تن بر متر مکعب

حد مجاز ناخالصی پلی آلومینیوم کلراید

حد مجاز ناخالصی PolyAC  توسط خریدار تعیین می شود. در تعیین حد ناخالصی ، خریدار باید حداکثر دوز مورد انتظار (MD) منعقد کننده معدنی ، حداکثر مقدار قابل قبول (MAV) در استانداردهای آب آشامیدنی و ایمنی را در نظر بگیرد. حد ناخالصی پلی آلومینیوم کلراید  با استفاده از معادله زیر محاسبه می شود:

SIL = حد ناخالصی

MAV = حداکثر مقدار قابل قبول

MD = حداکثر دوز مصرفی

SF = ضریب ایمنی

MAV  با توجه به استانداردهای موجود و همچنین نیازهای خریدار تعیین می شود.MD کواگولانت های معدنی باید براساس حداكثر دوز مصرفی در كارخانه تصفیه خریدار در دوره زمانی 12 ماهه قبلی باشد.SF  مورد استفاده باید کمتر از یا مساوی 10 باشد ، که بیانگر این نکته است که بیش از 10٪ MAV  نباید به صورت ناخالصی در یک ماده شیمیایی نقش داشته باشد. حد مجاز ناخالصی  باید به صورت نسبت وزن ناخالصی به وزن منعقد کننده غیر آلی بیان شود. ناخالصی های خاص که از اهمیت بالایی برای آزمایش برخوردارند عبارتند از: آنتیموان ، آرسنیک ، باریم ، بور ، کادمیوم ، کروم ، مس ، فلوراید ، آهن ، سرب ، منگنز ، جیوه ، مولیبدن ، نیکل ، سلنیوم و روی.

روش استفاده از پلی آلومینیوم کلراید (PAC)

مانند تمام منعقد کننده ها ، با استخراج و کواگوله کردن مواد حل شده کلوئیدی و معلق کار می کند. سپس فلاک حاصل بر روی فیلتر به دام می افتد. در این قسمت به بررسی میزان کاربرد و دوز برای انواع مختلف پلی آلومینیوم کلراید (PAC) خواهیم پرداخت.

فیلتراسیون از طریق یک محیط متخلخل مانند بستر ماسه ای ابزاری کارآمد و مقرون به صرفه برای کاهش کدورت آب است. بدون استفاده از منعقدکننده بازده این فرآیند ​​حدود 50٪ بود اما اگر از پلی آلومینیوم کلرید هم استفاده شود، بازده به طور چشمگیری بهبود یافته و به بالای 90% می رسد.

PAC به طور مستقیم و مداوم از ظرفی که حاوی آن است با سرعت حدود 1/0 میلی لیتر در متر مکعب وارد جریان گردشی می شود. (بسیار مهم است که با آب رقیق نشود زیرا باعث تشکیل ژل می شود.) این ماده باید تا حد ممکن در طول جریان با آب مخلوط گردد.

در حین افزودن PAC ، فرآیند انعقاد یا کواگولاسیون آلاینده ها خیلی سریع اتفاق می افتد. اما لخته شدن یا فلوکولاسیون فرآیندی کندتر است ، یعنی فرآیندی که طی آن ذرات منعقد شده در لخته ها کنارهم جمع می شوند ، بنابراین مهم است که قبل از رسیدن آب به محیط فیلتر ، زمان کافی وجود داشته باشد. حداقل زمان 10 ثانیه برای سرعت جریان بیش از 1.5 متر در ثانیه توصیه می شود.

اما یکی دیگر از سوالات اساسی این است که مقدار دوز مناسب مصرف پلی آلومینیوم کلراید (PAC) چقدر است؟ به طور مثال برای استخری با ظرفیت 450 متر مکعب (100000 گالن) و مدت گردش 2 ساعته، سرعت چرخش 225 متر مکعب بر ساعت است (450/2). میزان نرخ دوز PAC برای این استخر 22.5 میلی لیتر در ساعت  (225*0.1) خواهد بود. این مقدار بسیار کمی است (دو و یک چهارم لوله آزمایش 10 میلی لیتری در ساعت) و دوز دقیق آن دشوار است.

بیشتر پمپ های دوز شیمیایی مورد استفاده برای دوز سایر مواد شیمیایی مورد استفاده در استخرها ، قادر به افزودن این مقدار کم با دقت و مداوم نیستند. در نتیجه از پمپ مناسب برای این منظور باید استفاده شود.

انواع مختلف PAC (پلی آلومینیوم کلرید)

به طور کلی میزان دوز نرمال 0.1 میلی لیتر در متر مکعب از کل جریان برای همه انواع PAC توصیه می شود ، که آن را به صورت 0.005میلی لیتر در متر مکعب آلومینیوم نیز بیان کرد. انواع مختلف PAC با غلظت آلومینیوم بین 9.5٪ تا 18٪ وجود دارد. غلظت آلومینیوم تنها فاکتور و ملاک انتخاب نوع PAC مناسب نیست. یکی دیگر شاخصه های مهم محصولات PAC  موجود در بازار خاصیت قلیایی PAC است – یعنی غلظت گروه های هیدروکسیل (OH) نسبت به یون های آلومینیوم.  قلیاییت محصولات PAC می تواند بین 5٪ -65٪ باشد. به عنوان یک قاعده کلی ، هرچه قلیاییت بیشتر باشد ، محتوای پلیمر بیشتر و در نتیجه چگالی و کارایی بار کاتیونی افزایش می یابد. محصولات بازی تر دارای آلومینیوم کمتری هستند اما در شفاف سازی آب کارآیی بیشتری دارند (یعنی کدورت / حذف مواد جامد معلق). از آنجا که مقدار آلومینیوم کمتری وجود دارد ، آلومینیوم کمتری در آب خروجی وجود دارد و باقیمانده آلومینیوم به حداقل می رسد.

مقالات مرتبط