聚合氯化鋁的作用原理主要包括以下幾個方面:
壓縮雙電層:水中的膠體粒子帶有負電荷,它們之間由于靜電斥力而保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。聚合氯化鋁溶解后會電離出高價陽離子,如鋁離子(\(Al^{3+}\)),這些陽離子會進入膠體粒子的擴散層,中和膠體粒子表面的部分負電荷,使膠體粒子的電位降低,雙電層厚度減小。當電位降低到一定程度時,膠體粒子間的靜電斥力小于范德華引力,膠體粒子就會相互碰撞聚集,從而破壞膠體的穩(wěn)定性。
吸附電中和:聚合氯化鋁在水解過程中會生成多種羥基多核絡(luò)合物,如\([Al_2(OH)_2(H_2O)_8]^{4+}\)、\([Al_3(OH)_4(H_2O)_{10}]^{5+}\)等。這些絡(luò)合物具有較高的電荷密度和較強的吸附能力,它們能夠吸附在膠體粒子表面,通過靜電作用中和膠體粒子的電荷,使膠體粒子失去穩(wěn)定性而發(fā)生凝聚。與單純的壓縮雙電層作用相比,吸附電中和作用更加顯著,能夠使膠體粒子在較低的電解質(zhì)濃度下發(fā)生凝聚。
吸附架橋:聚合氯化鋁水解產(chǎn)生的高分子聚合物具有較長的分子鏈,這些分子鏈上含有許多活性基團,如羥基、羧基等。這些活性基團能夠與膠體粒子表面的某些基團發(fā)生吸附作用,使高分子聚合物在膠體粒子之間形成橋梁,將多個膠體粒子連接在一起,形成較大的絮體。這種吸附架橋作用不僅可以使膠體粒子凝聚,還能使凝聚后的絮體進一步長大,從而加快沉淀速度,提高混凝效果。
網(wǎng)捕卷掃:當聚合氯化鋁投加量較大時,水解產(chǎn)生的氫氧化鋁等沉淀物會形成一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在沉淀過程中能夠?qū)⑺械哪z體粒子、懸浮顆粒等雜質(zhì)包裹在其中,如同網(wǎng)捕一樣,使其隨沉淀物一起下沉,從而達到去除雜質(zhì)的目的。網(wǎng)捕卷掃作用主要在高濁度水的處理中發(fā)揮重要作用,對于低濁度水,其作用相對較小。