聚氯化鋁在皮革工業(yè)廢水處理中的應用研究
皮革工業(yè)是國民經濟的重要組成部分，但其生產過程中產生的廢水含有高濃度的有機物、重金屬、懸浮物及難降解污染物，對環(huán)境造成嚴重危害。聚氯化鋁（PAC）作為一種高效、經濟的無機高分子絮凝劑，在皮革廢水處理中表現出優(yōu)異的混凝沉淀性能。本文詳細探討了聚氯化鋁的特性、作用機理、應用優(yōu)勢及優(yōu)化方法，并結合實際案例分析了其在皮革廢水處理中的效果，以期為相關行業(yè)提供參考。
關鍵詞：聚氯化鋁（PAC）；皮革工業(yè)廢水；絮凝劑；混凝沉淀；廢水處理
1、概述
皮革工業(yè)在生產過程中會產生大量廢水，主要包括浸灰、脫毛、鞣制、染色等工段的廢水。這些廢水中含有高濃度的有機物（如蛋白質、脂肪）、硫化物、鉻（Cr³?/Cr??）、氨氮等污染物，具有COD（化學需氧量）高、色度深、毒性大等特點，若不妥善處理，將對水體、土壤及生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染。
目前，皮革廢水處理的主要方法包括物理法（沉淀、過濾）、化學法（混凝、氧化還原）和生物法（活性污泥、厭氧消化）。其中，化學混凝法因其操作簡便、成本較低、效果顯著而被廣泛應用。聚氯化鋁（PAC）作為一種高效的無機高分子絮凝劑，因其優(yōu)異的混凝性能和較寬的pH適應范圍，在皮革廢水處理中展現出良好的應用前景。
2. 聚氯化鋁（PAC）的特性及作用機理
2.1 聚氯化鋁的化學組成與結構
聚氯化鋁（Polyaluminum Chloride, PAC）是一種無機高分子絮凝劑，化學通式為?，其中n=1~5，m≤10。與傳統(tǒng)鋁鹽（如硫酸鋁、氯化鋁）相比，PAC具有更高的聚合度和更穩(wěn)定的化學結構，其水解產物以Alb（中等聚合度鋁）和Alc（高聚合度鋁）為主，能夠提供更強的電中和能力和吸附架橋作用。
2.2 PAC的混凝機理
PAC在廢水處理中的作用機理主要包括以下幾個方面：
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電中和作用：PAC水解后產生帶正電荷的聚合鋁離子（如??），能夠中和廢水中膠體顆粒表面的負電荷，降低其Zeta電位，使膠體脫穩(wěn)并聚集。
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吸附架橋作用：PAC的高分子鏈能夠吸附多個膠體顆粒，形成較大的絮體，加速沉降。
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網捕卷掃作用：PAC形成的氫氧化鋁凝膠在沉降過程中可網捕細小懸浮物，提高去除率。
3. 聚氯化鋁在皮革廢水處理中的應用
3.1 去除懸浮物（SS）和膠體物質
皮革廢水中含有大量蛋白質、脂肪和細小顆粒物，PAC通過電中和及吸附架橋作用，可有效去除SS，使廢水濁度顯著降低。研究表明，在pH=6.5~8.0范圍內，PAC投加量為80~150 mg/L時，SS去除率可達85%以上。
3.2 去除重金屬（Cr³?）
鉻鞣是皮革加工的關鍵步驟，廢水中常含有Cr³?，其毒性雖低于Cr??，但仍需嚴格控制排放。PAC可通過絡合沉淀作用去除Cr³?，反應如下：
實驗表明，在pH=8.0~9.0時，PAC對Cr³?的去除率可達95%以上。
3.3 降低COD和色度
皮革廢水的COD主要來源于有機物（如染料、鞣劑），PAC可通過混凝作用去除部分溶解性有機物，并破壞發(fā)色基團，降低色度。研究顯示，PAC與PAM（聚丙烯酰胺）聯(lián)用時，COD去除率可提高至70%~80%。
3.4 脫硫作用
皮革脫毛廢水含有大量硫化物（S²?），PAC可通過生成Al?S?沉淀或氧化作用降低硫化物濃度：
4. 聚氯化鋁的應用優(yōu)化
4.1 較佳投加量的確定
PAC的投加量直接影響處理效果，過量投加可能導致膠體再穩(wěn)或污泥量增加。通常通過燒杯試驗確定較佳投加量，皮革廢水處理中PAC的適宜投加范圍為50~200 mg/L。
4.2 pH調控
PAC在pH=6.0~8.0時效果較佳，酸性或強堿性環(huán)境均會影響其混凝性能。可通過投加NaOH或H?SO?調節(jié)pH。
4.3 與其他藥劑聯(lián)用
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PAC+PAM：PAM作為助凝劑，可增強絮體強度，提高沉降速度。
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PAC+氧化劑（如H?O?、NaClO）：適用于高濃度有機廢水，可提高COD去除率。
5. 實際應用案例
某皮革廠采用“PAC混凝+生化處理”工藝處理廢水，具體流程如下：
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預處理：格柵+調節(jié)池（均質均量）
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混凝沉淀：PAC投加量120 mg/L，PAM 1 mg/L，pH=7.5
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生化處理：活性污泥法進一步降解有機物
處理效果：
| 指標 | 進水濃度 | 出水濃度 | 去除率 |
|---|---|---|---|
| COD (mg/L) | 3500 | 450 | 87% |
| SS (mg/L) | 800 | 50 | 94% |
| Cr³? (mg/L) | 25 | 0.5 | 98% |
| 色度 (倍) | 500 | 50 | 90% |
6. 結論與展望
聚氯化鋁（PAC）在皮革廢水處理中表現出優(yōu)異的混凝性能，能有效去除SS、Cr³?、COD及硫化物，且成本較低、操作簡便。未來研究可聚焦于：
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改性PAC的開發(fā)（如稀土摻雜、復合絮凝劑）以提高去除效率；
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與高級氧化技術聯(lián)用，以處理難降解有機物；
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污泥資源化利用，減少二次污染。
隨著環(huán)保要求的日益嚴格，PAC在皮革工業(yè)廢水處理中的應用前景將更加廣闊。