پلی آلومینیوم کلراید

فرایند انعقاد از جایگاه ویژه ای در فرایند تصفیه برخوردار است. سولفات آلومینیوم (آلوم) و کلرو فریک متداول ترین منعقد کننده های اولیه (Primary Coagulant) مورد استفاده در تصفیه آب به منظور حذف کدورت می باشند.

در سالهای اخیر، پلی آلومینیوم کلراید (Poly Aluminium Chloride) – که به اختصار PAC نامیده می شود-  به طور گسترده ای به عنوان جایگزینی برای دو منعقد کننده قدیمی سولفات آلومینیوم و کلروفریک مورد استفاده قرار گرفته است. در حال حاضر پلی آلومینیوم کلراید (پَک) در کشورهایی نظیرآمریکا، کانادا، چین، ایتالیا، فرانسه و انگلستان به یکی از رایجترین منعقد کننده های مورد استفاده در تصفیه آب تبدیل شده است. در ایران نیز بسیاری از صنایع این ماده را به عنوان جایگزین منعقد کننده های قدیمی مورد استفاده قرار داده اند؛

شیمی:

پلی آلومینیوم کلراید یا آلومینیوم کلراید هیدراته از لحاظ ترکیب یک پلیمر معدنی است که مونومر آن یک کمپلکس دو هسته ای از آلومینیوم می باشد.

این ماده به فرمول Al₂(OH)_n Cl_6-n.YH₂O]_z]از واکنش هیدروکسید آلومینیوم و اسید کلریدریک بدست می آید:

 
2Al(OH)₃+n HCl = Al₂(OH)_nCl_6-n + H₂O

مقدار Z بین 12 تا 18 معتبر است؛ اما برای یک فرمولاسیون مفید در 95%ترکیب، Z=15 می اشد. با چنین فرمولاسیونی میزان Al2O3 بین 26% تا 36% بدست می آید و در حالت ایده آل برابر 30% است.

پلی آلومینیوم کلراید به دو صورت جامد و مایع ارائه می گردد. پلی آلومینیم کلراید جامد بصورت پودر یا کریستال بوده و رنگ آن از سفید شیری تا زرد پررنگ در گریدهای مختلف می باشد.

مکانیزم عملکرد:

عملکرد منعقد کننده های قدیمی ناپایدارسازی است که از طریق فشردگی لایه مضاعف الکتریکی در اطراف ذره کلوئیدی انجام می شود. در حالی که، پلی آلومینیوم کلراید عملیات ناپایدارسازی را از طریق جذب در سطح ذره کلوئیدی و ایجاد پلهای اتصالی ذره- پلیمر-ذره، انجام می دهد. این مکانیزم موجب افزایش سرعت ناپایدارسازی ذره ای و در نتیجه رشد سریعتر ذرات و نهایتا بهبود جداسازی می گردد.  

کاربرد ها:

موارد اصلی کاربرد پک (PAC) در زمینه های زیر می باشد :

1-  تصفیه آب آشامیدنی

2- تصفیه فاضلاب و پساب کارخانه های شیمیایی و صنایع نفت و پتروشیمی

3- تصفیه فاضلاب های شهری

4- تصفیه فاضلاب و پساب کشاورزی

5- استفاده در صنایع کاغذ سازی و سلولزی

6- استفاده در صنایع نساجی، چرم و پوست

مزایا:

مزایای متعدد  PAC موجب افزایش مصرف آن در تصفیه آب شده است. برخی مزایای این منعقدکننده عبارتند از :

- محدوده عمل وسیع pH

-  کاهش کمتر pH آب (نسبت به دیگر منعقد کننده ها)

PAC در آب هیدراته می شود و در نتیجه در مقایسه با سولفات آلومینیوم و
کلروفریک pH آب را به مقدار فوق العلاده کمتری کاهش می دهد. در نتیجه
مزایای زیر را فراهم می سازد :

الف – عدم تغییر بافت شیمیایی آب (بهداشت مناسبتر)

ب – عدم نیاز به افزودنیهای تنظیم pH مانند آهک  ( بهداشت مناسب تر ، اقتصاد بهتر )

ج – حفظ تجهیزات پایین دستی در مقابل کاهش pH ( جلوگیری از خوردگی تاسیسات )

         

***   کاهش pH در مورد آبهایی که از قلیایت پایین تری برخوردارند مهمتر است.***

 

- حساسیت کمتر نسبت به حرارت

با توجه به حلالیت بالای PAC و گرمازابودن انحلال آن در آب، محدودیتی برای انعقاد در دماهای پایین وجود ندارد.

- باقی گذاشتن باقیمانده کمتر نسبت به دیگر منعقد کننده ها

میزان یونهای محلول آلومینیوم حاصل از PAC نسبت به سولفات الومینیوم و کلروفریک کمتر است.      

***   مقادیر غیر مجاز املاح آلومینیوم منجر به ابتلا به بیماری آلزایمر می گردند.***

 

- کاهش حجم لجن تولیدی و سهولت آبگیری لجن ( نسبت به دیگر منعقد کننده ها )

- مقدار مصرف کمتر جهت کاهش کدورت به مقدار مشخص   

 

 با توجه به میزان مصرف کمتر در شرایط یکسان از قبیل کدورت اولیه میزان مواد معلق و ... استفاده از PAC از نظر هزینه نهایی اقتصادی تر است.

 

- کاهش مصرف پلی الکترولیت مورد نیاز ( اقتصادی تر – بهداشتی تر)

با توجه به اینکه هسته های کمپلکسهای کلوئیدی حاصل از PAC درشت تر از نمونه های حاصل از سولفات الومینیوم است نیاز به مصرف پلی الکترولیت ها جهت تجمع ذرات منعقد شده کلوئیدی کاهش می یابد.

مزایای دیگر در تصفیه انواع فاضلاب و پساب صنعتی:

1- کاهش COD (مقدار اکسیژن مورد نیاز) آب

2- رسوب سریعتر ذرات معلق

3- کاهش شدید رنگ

4-  مقدار مصرف کمتر

مزایای استفاده در صنعت کاغذ سازی:

1- خنثی سازی و سایزینگ در الیاف سلولزی و تهیه کاغذ

2- کاهش نیاز به الیاف طبیعی تر در تهیه کاغذ

3-  نرمی و پلاستیسیته بیشتر سطح کاغذ

4- افزایش سرعت خروج آب اضافی در کاغذ (افزایش سرعت خشک شدن)

5- چسبندگی بیشتر لایه های داخلی کاغذ (استحکام و مقاومت مکانیکی بالاتر)

 

مزایا در صنایع غذایی:

- جلوگیری از تشکیل موجب میسل

این ویژگی موجب خروج سریع آب و افزایش سرعت خشک کردن می شود .

کاربرد PAC در تولید نشاسته جهت جداسازی آب از نشاسته کار آیی فوق العلاده ای نسبت دیگر جایگزین ها داشته است .