摘要：在分析了普通混凝劑的基礎上，研究了聚合氯化鋁（PAC）對造紙廢水的處理效果。混凝試驗結果表明，聚合氯化鋁對造紙廢水的處理達到較為理想的效果。
據近年統計資料，目前我國造紙業排放廢水占全國工業廢水排放總量的15%左右；COD排放占全國工業COD排放總量的1/3以上。造紙工業廢水的嚴重污染和危害已經引起了人們的廣泛關注。
隨著水體污染的加深，混凝法在水處理中的作用愈來愈重要，特別是以聚合氯化鋁（PAC）為代表的無機高分子混凝劑的出現，是混凝理論和實踐發展的一個新階段。
與生物法相比，混凝法具有以下優點：
（1）處理時間短；
（2）處理構筑物面積小；
（3）處理效果幾乎與季節無關；
（4）能較完全地除去水中難于氧化的雜質；
（5）污水的pH變化小；
（6）沉渣腐化較小；
（7）處理過程中不受毒物影響；
（8）便于實現自動化處理。
由于工業廢水復雜多變，而各種混凝劑亦品種繁多，這樣就給處理提供了很大的選擇余地。目前，限制混凝劑廣泛使用的原因主要是藥劑費用和沉渣處理。而對于造紙廢水來說，選用聚合氯化鋁作為混凝劑來處理，不但費用低，而且沉渣可返回作為造紙原料而具有較高的經濟價值。
1、混凝的基本原理
混凝過程可分為兩個階段，一是原有的離散懸浮物顆粒粘附在較大顆粒上，這在膠體化學中稱為脫穩作用；二是這些小顆粒吸附在一起形成大的礬花，這個階段稱為絮凝過程。
水中的膠體可分為親水膠體和憎水膠體，親水膠體是指能與水分子結合形成水化膜的膠體，憎水膠體則是指與水分子間缺乏親合力的膠體。親水膠體因膠體顆粒表面形成一層水化膜可穩定存在。憎水膠體則是靠膠粒的雙電層結構而穩定存在。
混凝就是通過投加混凝劑來使膠體脫穩，從而去除膠體顆粒，其機理主要有：
（1）壓縮雙電層作用。水中的懸浮物一般都具有雙電層結構，這種結構使粒子間存在著相互的靜電斥力，使各種膠體不能相互接近，不能形成更大的顆粒，從而能長時間處于穩定狀態。而投加帶有相反電荷的藥劑，增加水中的反離子濃度，使膠體的擴散層壓縮，降低膠體間的排斥勢能，使膠體粒子能夠碰撞凝聚。這種壓縮雙電層作用與金屬離子的價數有關，離子價數越高，所需混凝劑的量越少。
（2）吸附電中和原理。天然或合成的高分子混凝劑，在水中水解縮聚而形成的高分子化合物具有很強的吸附能力。當這些帶有電荷的高分子物質吸附了帶異種電荷的顆粒以后，產生了電性中和作用，從而使膠體的ξ電位降低。這種吸附力可由靜電力引起，也可由氫鍵或范德華力等引起。所以，膠體粒子可能吸附過多的聚合反離子而改變其電性，帶上異種電荷后重新穩定存在。
（3）吸附-架橋作用。吸附架橋作用主要指高分子物質與膠粒的吸附與橋連作用。高分子物質溶于水后，經水解反應生成線性結構的高聚物，這些高分子物質的活性基因對膠粒有強烈的吸附作用，并且這些卷曲的團狀分子展開后，可引起膠粒間的架橋連接作用。
（4）沉淀網捕作用。當金屬鹽或金屬氯化物和氫氧化物作混凝劑時，當投藥量大得足以迅速沉淀成金屬氫氧化物（如Al(OH)3）或金屬碳酸鹽時，水中的膠粒可被這些沉淀物所網捕而一同下沉。這種作用基本上是一種機械作用。當水中的膠體少時，所需的混凝劑的量很大，反之則所需的混凝劑相應較少。
2、混凝劑及其分類
混凝劑可分為無機混凝劑和有機高分子混凝劑兩大類。其中無機混凝劑又分為無機低分子混凝劑和無機高分子混凝劑。有機高分子混凝劑又分為人工合成有機高分子混凝劑和天然有機高分子混凝劑。
無機低分子混凝劑是被廣泛使用的混凝劑，主要是鋁鹽（硫酸鋁、氯化鋁）和鐵鹽（硫酸鐵、氯化鐵），無機低分子混凝劑對于高濁度原水的處理有著較好的凈化效果。
3、混凝劑的制備及混凝實驗
在混凝過程中，影響水混凝的因素很復雜，這些因素包括水溫、pH值、水力條件及投藥量等。
其中對于不同的pH值，由于混凝劑的水解產物不同，因而效果也各異。同時，由于混凝劑在水解過程中不斷產生H+，要保證水解的充分進行，需要保證水中有足夠的堿去中和H+，因此，pH值是影響混凝的一個重要因素。
另外，對于投藥量來說，當混凝劑的投加量不足時，由于懸浮物未充分脫穩，故效果不佳。而當混凝劑過量時，顆粒因超荷現象而導致再穩定，因此效果同樣不佳，而混凝劑的投加量a與水質間有如下關系：
α=KCm
式中：
α-較佳投藥量（mg/L）；
C-懸浮物濃度（mg/L）；
K、m-均為常數，當C＞100-200mg/L時，K=1.0-10.0，m=0.28-0.65
上式表明了對于同一污染物，在達到相同的處理效果時，混凝劑的用量與污染物的濃度存在著特定的關系。
3.1聚合氯化鋁（PAC）的制備
稱取13.2g結晶氯化鋁，溶于適量水中，然后再稱取3.2gNaOH，溶于適量水中后，在攪拌器的攪拌下滴加到氯化鋁溶液中，繼續攪拌2-3h，然后轉移到250mL的容量瓶中定容，并在室溫下熟化1d，即得到B（OH/AL3+）=1.8，濃度為5%的聚合氯化鋁。
3.2混凝實驗
取上述方法制備的聚合氯化鋁，以不同的混凝劑投加量和不同的pH值做混凝實驗，SS和CODcr的處理結果如圖1和圖2所示。
由圖1和圖2可見，聚合氯化鋁的適宜pH值范圍約為7-9，當混凝劑投加量大于750mg/L時，懸浮物去除率可達到95%以上，并可除去20-50%的CODcr。
4、結論
（1）聚合氯化鋁在造紙廢水處理中，由于價格低，并且沉渣可返回造紙工藝作原料，不存在二次污染問題，并可產生一定的經濟效益，因此具有實際意義；
（2）聚合氯化鋁在堿性（pH值7-9）條件下，才能達到較好的處理效果；
（3）混凝處理只能除去廢水中的懸浮態和膠態物質，而對于溶解狀態的物質處理效果較差。
