聚氯化鋁(PAC)與傳統(tǒng)無機混凝劑的根本區(qū)別在于傳統(tǒng)無機混凝劑為低分子結(jié)晶鹽，而聚氯化鋁的結(jié)構(gòu)由形態(tài)多變的多元羥基絡(luò)合物及聚合物組成，為無定形的無機高分子，因而聚氯化鋁表現(xiàn)出許多不同于傳統(tǒng)混凝劑的特異混凝功能。引起聚氯化鋁形態(tài)多變的基本成分是OH離子，衡量聚氯化鋁中OH離子的指標(biāo)叫鹽基度(Basicity，縮寫為B)，通常將鹽基度定義為聚氯化鋁分子中OH與Al的當(dāng)量百分比［1、2］：B=［OH］/［Al］×100(%)。聚氯化鋁可理解為介于正鹽AlCl3和堿Al(OH)3之間的水解產(chǎn)物。一般，聚氯化鋁鹽基度在16.7%～83.3%范圍，日本標(biāo)準(zhǔn)的鹽基度為45%～65%。
　　除OH、Al當(dāng)量比鹽基度外，尚有OH、Al摩爾比鹽基度，但應(yīng)用不普遍。湯鴻霄首次在國內(nèi)外提出了以形成函數(shù)F代替鹽基度B作為基本特征參數(shù)［3］，定名為水解度B*，并認(rèn)為水解度B*這一概念可以精確表達(dá)聚氯化鋁結(jié)構(gòu)組成，并能反映整個水解動態(tài)過程。
　　根據(jù)作者的工作實踐，OH、Al當(dāng)量比鹽基度的概念在生產(chǎn)投料和生產(chǎn)應(yīng)用中均有較好的指導(dǎo)作用，分析和計算較簡捷，具有較好的實用價值。中國聚氯化鋁生產(chǎn)所采用的原料和工藝不同于世界上其他國家，因而作為主要質(zhì)量指標(biāo)的鹽基度與國外有著較大的差異。
　　1973年國家建委為聚氯化鋁(堿式氯化鋁)暫定質(zhì)量指標(biāo)［4］，將鹽基度確定為50%～80%，首次拓寬了日本標(biāo)準(zhǔn)值(45%～65%)的范圍；1981年由作者起草的四川省標(biāo)準(zhǔn)(川Q 246—81)將鹽基度確定為45%～85%［4］；國標(biāo)GB 15892—1995在此基礎(chǔ)上將鹽基度確定為50%～85%。國內(nèi)、外聚氯化鋁產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)鹽基度指標(biāo)見表1。

　　20世紀(jì)80年代后期，中國獨創(chuàng)的鋁酸鈣原料和相應(yīng)的調(diào)整法生產(chǎn)工藝，使聚氯化鋁工藝有較大簡化，生產(chǎn)投資和成本有較大降低，產(chǎn)品鹽基度達(dá)到90%以上，高于文獻(xiàn)介紹的國外同期水平(最高83%)，將聚氯化鋁生產(chǎn)實踐和基礎(chǔ)理論提高到一個新的高度。因此，如何提高聚氯化鋁的鹽基度，是目前國內(nèi)外科技工作者的一個科研方向。

1　試驗部分

1.1　試驗用聚氯化鋁
　　液體聚氯化鋁，按鹽基度計算，在工業(yè)搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)用酸溶鋁酸鈣調(diào)整工藝制得系列產(chǎn)品；固體聚氯化鋁取自江蘇宜興、太倉和河南三門峽等生產(chǎn)廠和國外產(chǎn)品。
1.2　試驗儀器
　　混凝試驗，采用深圳中潤公司ZR4—6智能全自動混凝試驗攪拌機；濁度測定，采用美國HACH公司2100P型濁度儀；pH測定，采用美國ORILON公司520型pH計。
1.3　試驗條件
　　混合G值為500～1 000s-1，時間為40 s；絮凝G值為10～100s-1，時間為10 min，GT值為(2～3)×104，沉淀時間為10 min。

2　結(jié)果與討論

2.1　不同鹽基度液體聚氯化鋁混凝效果
　　①相同投加量
　　不同鹽基度液體聚氯化鋁的混凝效果見表2。

　　表2表明，對所有試驗原水，在相同加藥量(以Al2O3計)下，凈化水剩余濁度隨鹽基度增大而降低。
　　圖1為鹽基度與凈化水剩余濁度關(guān)系曲線。

　　從圖1中可見，凈化水剩余濁度隨鹽基度增大而降低，在鹽基度為0～80%區(qū)間，降幅較大；在80%～92%區(qū)間，降幅趨緩，鹽基度為88%與92%時的剩余濁度基本接近。
　　②不同投加量
　　不同鹽基度液體聚氯化鋁、不同投加量的混凝效果比較見表3。
　　由表3可見，不同鹽基度的液體聚氯化鋁，在不同投加量下的剩余濁度變化規(guī)律與相同投加量下基本一致。

　　用不同鹽基度聚氯化鋁，將原水剩余濁度均處理到5 NTU時的加藥量，稱為等效加藥量。表3表明，以鹽基度65%的等效加藥量為100%作參比，B=45%的加量比為106%，B=92%的加量比為58.1%,即B=92%加藥量比B=45%降低47.9%。
2.2　不同鹽基度固體聚氯化鋁混凝效果
　　不同鹽基度固體聚氯化鋁混凝效果比較試驗表明，不同鹽基度固體聚氯化鋁在B為64%～90.6%區(qū)間、加藥量為3.5 mg/L時，凈化水剩余濁度隨鹽基度升高而降低；但加藥量＜3 mg/L時則略有上升趨勢。鹽基度為94.1%與90.6%相比較，前者的剩余濁度全面上升，但仍與鹽基度為77.6%的相近。
2.3　國內(nèi)外不同產(chǎn)品的成分與混凝效果
　　試驗用的國內(nèi)外不同生產(chǎn)工藝、不同鹽基度的固、液體聚氯化鋁產(chǎn)品成分見表4。

　　混凝效果比較見表5。

　　無論是固體還是液體聚氯化鋁，在同等加藥量情況下，中國產(chǎn)品的混凝效果優(yōu)于國外產(chǎn)品。
　　一般而言，按同一生產(chǎn)工藝，聚氯化鋁產(chǎn)品鹽基度越高，原材料單耗和成本越低；在水處理中的同等投加量情況下，消耗水中堿度也越少。采用適當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)，液體聚氯化鋁的穩(wěn)定期可以達(dá)到1年以上，不低于傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品。液體產(chǎn)品在不同干燥過程中，鹽基度提高2%～4%左右。
　　當(dāng)鹽基度提高到85%以上時，要求有精確的投料計算和工藝控制，固液分離難度也加大，因而要采用先進(jìn)的技術(shù)。

3　結(jié)論

　　①鹽基度是聚氯化鋁產(chǎn)品的最重要質(zhì)量指標(biāo)之一，也是最重要的生產(chǎn)控制參數(shù)。
　　②OH、Al當(dāng)量比鹽基度與混凝效果和生產(chǎn)控制條件有較好的相關(guān)性，因此，鹽基度概念仍然具有實用價值。
　　③液體聚氯化鋁的鹽基度指標(biāo)，考慮到生產(chǎn)控制可行性、生產(chǎn)成本和混凝效果，建議標(biāo)準(zhǔn)取值為45%～90%。
　　④固體聚氯化鋁的鹽基度指標(biāo)，在液體的鹽基度取值基礎(chǔ)上，考慮干燥時鹽基度的升高，建議標(biāo)準(zhǔn)取值為45%～95%。
　　⑤提高聚氯化鋁產(chǎn)品的鹽基度，可大幅提高生產(chǎn)和使用的經(jīng)濟(jì)效益。鹽基度從65%提高到92%，生產(chǎn)原料成本可降低20%，使用成本可降低40%。

參考文獻(xiàn)：

　　［1］伴繁雄，等.PACの開發(fā)［J］.水道協(xié)會雜志，1993，62(7):2-15.
　　［2］JWWA—K—114—1969，水道用ポリ鹽化ルミニゲム規(guī)格［S］.
　　［3］湯鴻霄.無機高分子絮凝劑的基礎(chǔ)研究［J］.環(huán)境化學(xué)，1990,9(3):1-12.