Table of Contents
Toggle
پلی آلومینیوم کلراید (Poly Aluminum Chloride) که با نام های دیگر از جمله آلومینیوم کلراید هیدراته (ACH) یا پک (PAC) نیز شناخته می شود، دارای جایگاه ویژه ای به عنوان ماده منعقد کننده پلیمری و معدنی در تصفیه آب آشامیدنی، تصفیه فاضلاب شهری، کشاورزی و پساب های صنعتی برخوردار می باشد.
در گذشته از سولفات آلومینیوم (آلوم) و کلروفریک به عنوان منعقد کننده در تصفیه آب جهت حذف کدورت استفاده می گردید، اما در حال حاضر پلی آلومینیوم کلراید به عنوان جایگزین مناسبی برای این دو ماده منعقد کننده در بازار رایج می باشد. پلی آلومینیوم کلراید در کشورهایی همچون آمریکا، چین، کانادا، فرانسه، انگلستان و سایر کشورها به عنوان یکی از رایج ترین مواد منعقد کننده در تصفیه آب، فاضلاب و پساب های صنعتی شناخته و مورد استفاده قرار می گیرد.پ همچنین در ایران نیز توانسه است
این محصول جهت تصفیه آب آشامیدنی،فاضلاب و پساب های صنعتی به دو صورت مایع و جامد (پودر) ارائه می گردد. در حالت کلی به صورت مایع تولید می گردد و به طور مستقیم قابل استفاده می باشد، شکل جامد آن به علت کاهش هزینه های حمل و نقل و توجیه اقتصادی آن در صادرات به شکل پودر تولید می گردد که باید به همراه آب به میزان 30 الی 60 درصد بسته به گرید و کاربری های متفاوت ترکیب گردد.
پلی آلومینیوم کلراید به صورت جامد (پودر) دارای رنگ ها از سفید تا زرد بسته به کارایی های متفاوت و با گرید های مختلف طبقه بندی می گردد. از ویژگی های شاخص آن می توان به خلوص، وزن مولکولی و خاصیت منعفد کنندگی بالا آن در تصفیه اشاره کرد.
پلی آلومینیوم کلراید در مقایسه با منعقدکننده های قدیم عملکرد متفاوت و تاثیر گذاری از خود دارد، عملکرد منعقدکننده ها در گذشته با اعمال فرآیند ناپایدار سازی و از طریق فشردگی لایه مضاعف الکتریکی در اطراف ذره کلوئیدی انجام می گردید، این در حالی می باشد که پلی آلومینیوم کلراید فرآیند ناپایدارسازی را از طریق جذب ذره کلوئیدی و ایجاد پلهای اتصال ذره – پلیمر – ذره انجام می دهد، این خاصیت قابل توجه آن موجب افزایش سرعت ناپایداری، رشد سریع ذرات و در نهایت بهبود در فرآیند جداسازی ذره و تصفیه آب و فاضلاب می گردد.
در صورت استفاده موثر از این محصول در فرآیند تصفیه آب و فاضلاب می تواند مقدار مواد آلی و غیرآلی معلق در آب را به زیر حد استاندار برساند. این ذرات باعث ایجاد کدورت در آب می گردند، از این دسته ذرات می توان به: خاک رس، لجن ها، ویروس ها، باکتری ها و همچنین برخی مواد آلی از جمله آزبست، ذرات رادیواکتیو و سیلیکات اشاره کرد.
حذف این ذرات کلوئیدی از آنجا که می توانند عوامل بیماری زا و مضری را برای انسان ایجاد کنند از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. از رایج ترین منعقدکنند های مصرفی در ایران به نمک های آلومینیوم دار مانند پلی آلومینیوم کلراید جهت حذف کدورت آب می توان اشاره کرد. تاثیر بالای آن، مقرون به صرفه و در دسترس بودن آن به عنوان محصولی رایج در تصفیه آب و فاضلاب مطرح گردیده است. از دیگر مزایای آن در تصفیه آب و فاضلاب دارابودن کلر در فرومولاسیون آن ، خاصیت ضدباکتری بالا و کاربری آن در رنج وسیعی از PH ها می باشد.
تولید پلی آلومینیوم کلراید در مقیاس صنعتی از واکنش شیمیایی مابین پودر آلومینا هیدرات با اسید کلریدریک در دما و فشار معین انجام می گردد. در این پروسه مقدار تعیین شده ای از اسید کلریدریک با درجه غلظت مابین 15 الی 30 درصد با مقدار مشخصی از آلومینیوم هیدروکسید به وسیله همزن با یکدیگر ترکیب شده و مایع خروجی داخل راکتور انتقال داده شده تا واکنش تحت فشار و دمای مشخصی صورت گیرد.
پس از واکنش، محصول خروجی به مخازن رقیق سازی منتقل و آلومینویم کلراید هیدراته واکنش نداده از طریق فیلتراسیون جدا گردیده و به داخل تانک فرومولاسیون ارسال می شود، در آنجا پس از اضافه شدن آب با ماده شمیایی و مخلوط برای تنظیم میزان غلظت مورد نیاز، محصول نهایی به تانک های ذخیره سازی ارسال می گردد.
جهت بهره مندی از نتایج بهتر استفاده از پلی آلومینیوم کلراید، می بایست آن را در آب سرد و با PH بالاتر (قلیایی تر) استفاده کرد و نباید آن را با مواد شیمیایی دیگر ترکیب نمود. پس از رقیق سازی باید مورد استفاده قرار داده شود و میزان مصرف آن مابین 1 الی 15 کیلوگرم در هر تن می باشد که میزان مصرف دقیق آن بسته به آنالیز و کاربری آن متغییر می باشد.
از ویژگی های بارز پلی آلومینیوم کلراید در عملکرد خود می توان به خنثی سازی پایدار ذرات کلوئیدی اشاره کرد که باعث ایجاد شرایط مناسبی جهت انعقاد شیمیایی ذرات و در نهایت ناپایدار سازی ذرات کلوئیدی می گردد اشاره کرد. پس از آنکه این ماده شرایط مناسبی را جهت ناپایدار سازی ذرات معلق فراهم آورد، در حالی که محلول به آرامی در حال هم زدن می باشد، زمان لازم جهت لخته شدن ذرات و در نهایت فلوکولاسیون را فراهم می گردد.
در نهایت با عبور آب از حوضچه ته نشینی، ذرات جامد لخته گردیده و به وسیله ته نشینی جدا می گردد. رنج عملکرد پلی آلومینیوم کلراید در PH مابین 5 الی 9 می باشد و مناسبترین رنج عملکرد آن، PH مابین 6.5 الی 7.6 (PH خنثی) می باشد. این ماده با ایجاد یونهای هیدورکسیل و پلیمر های آنیونی چند ظرفیتی باعث به وجود آمدن مولکولها و ماکرو مولکولها غیر آلی الکتریکی در آب و در نتیجه انعقاد و لخته سازی ذرات معلق می گردد.
پلی آلومینیوم کلراید با دو مکانیسم اصلی خود شامل گرفتار شدن در لخته های رسوبی و خنثی و پایدار کردن بار الکتریکی فرآیند انعقاد را انجام می دهد همجنین به سرعت در آب هیدرولیز می شود و ترکیبات کاتیونی متفاوتی را از خود تولید کرده که می تواند باعث جذب ترکیبات با بار منفی گردد و آنها را خنثی و در نتیجه باعث از بین رفتن پایداری این ذرات گردد.
استفاده از میزان مناسب آن در این فرآیند کلیدی می باشد، در صورت استفاده به میزان نادرست در این فرآیند موجبات باردارشدن مجدد ذرات و ناپایداری آنها را فراهم ساخته و همچنین باعث افزایش لجن تشکیل شده نیز می گردد.
پلی آلومینیوم کلراید در ابتدا باعث پایدار سازی ذرات کلوئیدی گردیده و با چسباندن آنها به یکدیگر باعث به وجود آمدن میکرولخته ها می گردد. در این مرحله یک عامل لخته ساز مانند پلی الکترولیت ها به آب اضافه گردیده تا این لخته های کوچک به یکدیگر متصل و شرایط رسوب را فراهم آورد.
با توجه به آنکه در فرآیند انعقاد هر منعقد کننده ای از جمله پلی آلومینیوم کلراید در محدوده مشخصی از PH می باشد، کنترل PH از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در مطالعاتی که بر روی میزان PH انجام گردیده است مشخص شده است که PH مناسب به میزان قابل توجهی باعث حذف آلاینده ها گردیده و رنج مناسب جهت بهبود عملکرد پلی آلومینیوم کلراید، PH مابین 5 الی 7 می باشد.
اهمیت کنترل سطح PH از آنجایی مهم است که در استفاده به میزان بالاتر از حد استاندارد می تواند بر سلامتی انسان خطرناک و همچنین محتوی مقادیر از باقیمانده مواد شیمیایی باشد. در واقع میزان مصرف بیش از اندازه این ماده باعث ایجاد عملکردی ضعیف در فرآیند لخته سازی می گردد.
از کاربرهای پلی آلومینیوم کلراید در صنایع می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
استفاده از پلی آلومینیوم کلراید در صنعت کاغذ در فرآیند سایزینگ (Sizing) و ریتنشن (Retention) از طریق حذف آلاینده های آنیونی، تصفیه آب آشامیدنی برگشتی و پساب تاثیر به سزایی از خود بر جای می گذارد. در پروسه سایزینگ از پلی آلومینیوم کلراید علاوه بر رزین ها جهت تعیین میزان قدرت جذب آب توسط مولکول سلولز در تعیین کیفیت کاغذ جهت جذب جوهر و چاپ استفاده می گردد. از عوامل تاثیر گذار دیگر در تولید کاغذ می توان از ریتنشن نام برد، از پلی آلومینیوم کلراید در کنترل میزان الیاف و پرکننده در پساب استفاده می گردد و همچنین حضور آن باعث افزایش عملکرد سایر مواد گردیده و آلاینده های ناخواسته را حذف می نماید.
به طور کلی از مزایای مصرف پلی آلومینیوم کلراید در صنعت کاغذ و سلولز می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
از مزایای استفاده از پلی آلومینیوم کلراید در صنایع غذایی می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
– استفاده از پلی آلومینیوم کلراید در این صنعت باعث جلوگیری از تشکیل میسل می گردد، این مکانیزم با قابلیت آن در ایجاد شرایط مناسبی جهت خروج سریع آب و افزایش سرعت خشک شدن فراهم می گردد.
– پلی آلومینیوم کلراید با توجه به قابلیت متمایز خود در جداسازی آب از نشاسته در مقایسه با سایر جایگزین ها برتری بهتری داشته و در کارخانجات تولید نشاسته نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
پلی آلومینیوم کلراید ها باتوجه به میزان و درجه بازی بودن آنها، یعنی غلظت گروه های هیدورکسیل (OH) نسبت به یون های آلومینیوم که مابین 5 الی 65 درصد می باشد طبقه بندی می گردند. هر چه قدرت بازی بالاتر باشد، درصد پلیمر بیشتری در آن موجود می باشد
محصولاتی که قدرت بازی بیشتر دارند، آلومینویم کمتر اما عملکرد مناسب تری در شفاف سازی و حذف کدورات و ذرات معلق آب را دارند. کمتر بودن میزان آلومینیوم همچنین به کاهش میزان آلومینیوم موجود در آب شستشو کمک و میزان باقی مانده این عنصر بهینه تر خواهد شد.
پلی آلومینیوم کلراید با توجه به کاربری های متفاوت به شرح ذیل گرید بندی می گردد:
در این نوع، به عنوان ماده منعقد کننده و جداساز ذرات معلق در تصفیه آب آشامیدنی و شهری مورد استفاده قرار می گیرد.
در این نوع، جهت کاربری صنعتی تصفیه فاضلاب و پساب های صنعتی با قابلیت انعقاد و ایجاد لخته حاوی ذرات معلق و در نهایت ته نشین سازی مورد استفاده قرار می گیرد.
این نوع پلی آلومینیوم کلراید با میزان آلومینای کمتر و صرفا جهت جداسازی ذرات معلق و جامد در فاضلاب ها ارائه می گردد.
پلی آلومینیوم کلراید از دیرباز به عنوان ماده ای موثر و تاثیر گذار جهت تصفیه آب شهری، فاضلاب و پساب های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است، ساختار این محصول تشکیل شده از یون های آلومینیوم بوده که به شکل سولفات آلومینیوم می باشد. یکی از دلایل موثر استفاده از پلی آلومینیوم کلراید در تصفیه آب، در دسترس و مقرون به صرفه بودن آن می باشد. از دیگر مزایای شایان ذکر آن می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
از دیگر محاسن دیگری که در استفاده از پلی آلومینیوم کلراید به عنوان ماده منعقد کننده در تصفیه آب می توان به آن اشاره نمود، میزان پایین آلومینیوم باقی مانده در تصفیه آب به میزان 0.01 الی 0.05 mg/l می باشد. پلی آلومینیوم کلراید در صورتی که در دمای مناسب و به دور از حرارت و نور آفتاب قرار گیرد، به میزان 4 الی 5 ماه قابل استفاده می باشد.
از دیگر کاربردهای مهم پلی آلومینیوم کلراید در صنعت می توان به توانایی آن در جداسازی پساب های صنعتی و نفتی اشاره کرد. امروزه فاضلاب های نفتی حاصل از تولیدات در انواع حضور پلی آلومینیوم کلراید در تصفیه فاضلاب و پساب صنعتی و نفتی از طریق ایجاد انعقاد و لخته سازی نقش به سزایی در حذف این مواد آلاینده را دارد.
با توجه به آنکه استفاده از این ماده در تصفیه آب و فاضلاب کارایی بالا و تولید لجن کمتری از خود ایجاد می کند، به عنوان یک ماده منعقد کننده مناسب در تصفیه آب، فاضلاب و پساب های صنعتی شناخته شده است.
پلی آلومینیوم کلراید باید دور از دسترس کودکان قرار گرفته و در صورت تماس با چشم بلافاصله به مدت 15 الی 20 دقیقه شسته شود، لباس ها و کفش ها که با آن تماس گردیده است از بین ببرید. در صورت استنشاق پلی آلومینیوم کلراید، فرد مصدوم را به محیط با هوای تازه برده و منطقه آلوده را با آب زیاد بشورید. نحوه ذخیره سازی آن به صورت انبوه می بایست در مخازن پوشیده با فولاد، FRP، مخازن پلاستیکی و یا لاستیک با روکش پلاستیکی باشد.
به دلیل آنکه نگهداری پلی آلومینیوم کلراید به مدت طولانی در دمای بالاتر از 40 درجه سانتیگراد باعث ایجاد ناپایداری این ماده می گردد،این ماده می بایست به دور از نور خورشید و درجه حرارت شدید نگهداری گردد و در صورت بلعیدن آن، به فرد مسموم یک لیوان آب بدهید. در صورت برطرف نگردیدن با موارد فوق، سریعا به پزشک مراجعه نمایید.
از اوایل دهه 70 میلادی پلی آلومینیوم کلراید به عنوان ماده شیمیایی تاثیر گذاری در تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب مورد استفاده قرار گرفته است. در تصفیه آب آشامیدنی، پساب و فاضلاب به عنوان یک کواگولانت و جایگزین مناسبی با آلومینیوم سولفات گردیده است که از لحاظ فنی و اقصادی استفاده از آن رایچ گردیده است. ساختار آن به صورت پلیمری و شامل یونهای هیدروکسید و کلراید و در برخی موارد شامل یونهای سولفات نیز می باشد.
برخلاف آلومینیم سولفات که تنها بخش کوچکی از آلومینیوم به صورت مونومر (Monomer) مشاهده می گردد، بخش عمده ای از ساختمان پلی آلومینیوم کلراید به شکل الیگومری (Oligomer) می باشد و این اختلاف در ترکیب سبب اصلی برتری پلی آلومینیوم کلراید نسبت به آلومینیوم سولفات می باشد که سبب کاهش ناچیز در PH می گردد. شایان ذکر نیز می باشد ساختار الیگومری و پلیمری آن باعث ایجاد فلاک های پایدارتری با ناخالصی های معلق در آب می گردد و در پی آن فلاکهای بزرگتر سبب حجم رسوب کمتر می گردند.
همچنین به علت بهبود در پروسه فلوکولیشن مقدار کمتری از آلومینیوم در آب تصفیه نیز مشاهده میگردد. از دیگر مزایای وجه تمایز استفاده از پلی آلومینیوم کلراید نیز می توان به کاهش در سطح PH، هزینه خنثی سازی بعد از فلوکولاسیون به نحو چشمگیری اشاره کرد.
میزان مصرف در مقایسه با آلومینیوم سولفات در فرآیند منعقد سازی به میزان 30 الی 60 درصد کاهش می یابد و در پی آن میزان لجن کمتر نیز تولید میگردد. در تصفیه خانه ها، حجم کمتر لجن تولید شده و برتری در فعالیت رسوب گذاری پلی آلومینیوم کلراید باعث افزایش راندمان در خروجی کل مواد گردیده و در پی آن در کوچکتر شدن ابعاد حوضچه ها نیز تاثیر به سزایی می گذارد.
آبگیری از لجن هایی که از طریق استفاده از این محصول نیز تولید گردیده به نسبت لجن های تولید شده با آلومینیوم سولفات راحت تر انجام گردیده که این مورد باعث صرفه جویی در استفاده از دستگاه آبگیری لجن نیز می گردد. عملکرد آن به نحوی می باشد که باعث تسهیل در فرآیند فلوکولاسیون آب خام در درجه حرارت پایین شده، به نحوی که در دمای 5 درجه سانتی گراد خاصیت به سزایی در کدورت زدایی آب از خود برجای می گذارد، در مقابل آن عملکرد آلومینیم سولفات در این دما مناسب نمی باشد.
با استفاده از پلی آلومینیوم کلراید فلاکهای بزرگتر و سنگین تری تشکیل می گردد که باعث افزایش راندمان مناسب تر شستشوی فیلتر ها نظیر فیلترهای شنی گردیده و در پی آن مصرف آب شستشو فیلترها نیز کاهش می یابد. همچنین علاوه بر آن مقادیر فلوکولانت ثانویه جهت شستشوی فیلتر ها نیز کاهش می یابد، این در حالی است که آلومینیوم سولفات به علت تشکیل متوالی کلوئید آلومینیوم می تواند باعث افت در کارایی شستشو فیلتر و فلوکولانت ثانویه می گردد. از دیگر مزایای استفاده از این ماده می توان به کاهش ناخالصی های آلی آب و در پی آن افزایش طول عمر فیلترهای کربن اشاره کرد.
مصرف پلی آلومینیوم کلراید دارای بازدهی بالایی در فلوکولاسیون می باشد، همچنین آلودگی به میزان کمتری به نسبت آلومینیوم سولفات ایجاد می کند. استفاده از آن با کاهش ناخالصی های آلی و میکروبیولوژیکی، نه تنها باعث افزایش راندمان فیلتراسیون بلکه از هزینه های میکروب زدایی و مواد مورد نیاز جهت اکسیداسیون در مرحله نهایی تصفیه کاسته و استفاده از آن را مقرون به صرفه می کند.
این کاهش هزینه همچنین در مرحله میکروب زادیی توسط عامل شیمیایی کلرین نیز قابل چشم گیر است.این محصول نقش موثری در جلوگیری از تشکیل میکروب زداها در آب آشامیدنی که سبب تشکیل ترکیبات کلرین آلی می شود را نیز دارد.
از فواید استفاده از پلی آلومینیوم کلراید در قبال آلومینیوم سولفات می توان به این نکته اشاره کرد که میزان افزایش کلرید (یون کلر) در آب تصفیه شده با این روش به مراتب کمتر از میزان افزایش سولفات در استفاده از آلومینیم سولفات می باشد که در پی آن باعث کاهش در مواد جامد محلول (TDS) زمانی که از پاین ماده استفاده می گردد می شود.
محصولات دیگر ما: خاک دیاتومه، پلی آلومینیوم کلراید، هیدروکسید پتاسیم، تری سدیم فسفات، سیلیکاژل، قیر، سدیم تری پلی فسفات، مونو کلسیم فسفات، Bitumen، اسید سیتریک، مولکولارسیو، اکتیو آلومینا، کربنات پتاسیم ، اسید اگزالیک، خاک رنگبر، تیتانیوم دی اکسید، ، اسید استئاریک، گوارگام، ، هگزا متا فسفات سدیم ، اسید بوریک ، زانتان گام ، دی سدیم فسفات ، مونو سدیم فسفات ، سی ام سی ، سولفات پتاسیم ، فسفریک اسید ، بوراکس ، سولفات مس ، مونو آمونیوم فسفات ، اوره ، گوگرد ، کائولین , کربنات سدیم، سیلیکاژل