聚氯化铝(PAC)的除氟能力源于其独特的化学特性和作用机制,主要涉及以下原理:
一、化学吸附与沉淀作用
铝离子释放PAC溶于水后迅速解离出高电荷的铝离子(Al³⁺),这些离子与氟离子(F⁻)通过静电引力结合,首先生成氢氟酸(HF)中间产物,随后进一步形成难溶的氟化铝(AlF₃)沉淀并析出。反应式:
Al³⁺+3F⁻→AlF₃↓Al³⁺+3F⁻→AlF₃↓
络合作用铝离子与氟离子还可形成多种稳定络合物(如AlFnAlFn^{(3-n)}),降低水中游离氟浓度。
二、物理共沉淀效应
PAC水解生成的氢氧化铝(Al(OH)3Al(OH)3)胶体具有巨大比表面积和正电荷,通过以下方式强化除氟:
表面吸附:胶体通过静电作用直接吸附氟离子。
网捕包裹:絮凝过程中形成的絮体将氟离子包裹于内部,最终通过固液分离去除。
三、实际应用中的关键影响因素
投加量:需根据原水氟浓度动态调整,一般每千吨水投加11-13公斤PAC(以Al₂O₃≥30%计)。
温度:低于20℃时反应活性下降,需通过加热或保温措施维持效率。
水质条件:高浊度水体中,PAC可通过同步去除悬浮物提升除氟效果。
四、技术优势对比
相比传统铝盐(如硫酸铝),PAC具有更高电荷密度和更快的絮凝速度,同等投加量下除氟效率可提升30%17。典型应用中,PAC可将氟化物浓度从14.6 mg/L降至0.4-1.0 mg/L,去除率达33%-75%。