پلی آلومینیوم کلراید که با نام‌های PAC یا PACl نیز شناخته می‌شود، یکی از منعقدکننده‌های معدنی پرکاربرد در تصفیه آب و پساب است. کاربرد اصلی این ماده، ناپایدار کردن ذرات کلوئیدی و کمک به تشکیل لخته‌هایی است که از طریق ته‌نشینی، شناورسازی یا فیلتراسیون از آب جدا می‌شوند.

کاربرد PAC تنها به تصفیه آب آشامیدنی محدود نیست. این ماده در تصفیه فاضلاب شهری، پساب نساجی، کاغذسازی، صنایع غذایی، پالایشگاه‌ها و آماده‌سازی آب موردنیاز بعضی واحدهای صنعتی نیز استفاده می‌شود. سازمان حفاظت محیط‌زیست آمریکا، تصفیه آب و فاضلاب و آبگیری لجن را از کاربردهای اصلی پلی آلومینیوم کلراید معرفی می‌کند.

پلی آلومینیوم کلراید چگونه عمل می‌کند؟

بخش قابل‌توجهی از ذرات موجود در آب به دلیل اندازه کوچک و بار سطحی خود به‌آسانی ته‌نشین نمی‌شوند. پس از تزریق PAC و اختلاط مناسب، بار این ذرات تا حدی خنثی شده و امکان اتصال آن‌ها به یکدیگر فراهم می‌شود. در ادامه، ذرات کوچک به لخته‌های درشت‌تر تبدیل می‌شوند و جداسازی آن‌ها ساده‌تر خواهد شد.

نتیجه نهایی به کیفیت و نوع  PAC، مقدار مصرف، pH، دمای آب، شدت اختلاط و ماهیت آلاینده‌ها وابسته است. به همین دلیل نمی‌توان یک دوز ثابت را برای تمام خطوط صنعتی پیشنهاد کرد. انتخاب گرید و مقدار مصرف باید با انجام آزمایش جار و بررسی نمونه واقعی آب یا پساب انجام شود. انتخاب منعقدکننده مناسب، تعیین دوز و کنترل pH از عوامل مهم عملکرد فرایند انعقاد هستند.

تصفیه آب آشامیدنی

یکی از شناخته‌شده‌ترین کاربردهای PAC، کاهش کدورت و حذف ذرات معلق از آب خام است. PAC در واحد انعقاد تصفیه‌خانه تزریق می‌شود تا ذرات ریز، مواد کلوئیدی و بخشی از ترکیبات ایجادکننده رنگ را به لخته‌های قابل جداسازی تبدیل کند.

راهنمای آب آشامیدنی استرالیا PAC را یک منعقدکننده اولیه معرفی می‌کند که در دامنه‌ای از شرایط pH قابل استفاده است و در بعضی منابع آب ممکن است با دوز کمتری نسبت به آلوم عمل کند. بااین‌حال، نوع محصول مصرفی باید مخصوص تصفیه آب آشامیدنی بوده و از نظر خلوص و ناخالصی‌ها با استانداردهای مربوط مطابقت داشته باشد.

PAC فرایند گندزدایی را انجام نمی‌دهد و جایگزین کلر، ازن یا سایر مواد ضدعفونی‌کننده نیست. نقش آن آماده‌سازی آب برای مراحل ته‌نشینی و فیلتراسیون و کاهش بار ذرات پیش از گندزدایی است.

تصفیه فاضلاب شهری

در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری، پلی آلومینیوم کلراید می‌تواند در تصفیه اولیه، تکمیلی و کنترل فسفر مورد استفاده قرار گیرد. این ماده به تجمع ذرات معلق، مواد کلوئیدی و بخشی از مواد آلی متصل به ذرات کمک می‌کند.

در برخی تصفیه‌خانه‌ها، PAC پیش از ته‌نشینی اولیه یا پس از تصفیه زیستی تزریق می‌شود تا کیفیت پساب خروجی برای تخلیه یا استفاده مجدد بهبود یابد. محل تزریق باید براساس هدف فرایند مشخص شود؛ زیرا تزریق در ورودی، حوض ته‌نشینی یا مرحله تصفیه تکمیلی نتایج متفاوتی ایجاد می‌کند.

کاربرد PAC در صنایع نساجی و رنگرزی

پساب نساجی معمولاً حاوی رنگ، مواد معلق، ترکیبات شیمیایی و بار آلی متغیر است. برخی از مولکول‌های رنگ به‌راحتی در فرایندهای ته‌نشینی معمولی جدا نمی‌شوند. در چنین شرایطی PAC می‌تواند به‌عنوان بخشی از فرایند انعقاد و لخته‌سازی برای کاهش رنگ، کدورت، ذرات معلق و بخشی از COD استفاده شود.

مطالعات مختلف، کاربرد پلی آلومینیوم کلراید را به‌تنهایی یا در کنار روش‌هایی مانند اولترافیلتراسیون، الکتروکواگولاسیون و اکسیداسیون برای تصفیه پساب نساجی بررسی کرده‌اند.

نوع رنگ، شوری، pH و مواد کمکی موجود در پساب بر دوز مصرف اثر می‌گذارند. بنابراین نتیجه یک کارخانه رنگرزی را نمی‌توان بدون آزمایش به واحد دیگری تعمیم داد.

کاربرد پلی آلومینیوم کلراید در کاغذسازی

PAC در صنعت کاغذ و مقوا دو کاربرد مهم دارد. نخست، می‌تواند به‌عنوان منعقدکننده در تصفیه آب و پساب کارخانه استفاده شود و به جداسازی الیاف ریز، مواد پرکننده و ذرات معلق کمک کند. پژوهش‌ها استفاده از PAC را در تصفیه پساب کارخانه‌های بازیافت کاغذ و واحدهای خمیر و کاغذ بررسی کرده‌اند.

کاربرد دوم، استفاده به‌عنوان فیکساتیو در فرایند تولید کاغذ و مقواست. PAC در شرایط مناسب می‌تواند به کنترل مواد مزاحم آنیونی و تثبیت برخی ذرات در سیستم کمک کند. شرکت Kemira نیز استفاده از پلی آلومینیوم کلراید را به‌عنوان منعقدکننده آب و فیکساتیو در صنعت کاغذ و مقوا ذکر کرده است.

البته مصرف آن در بخش تولید باید با سیستم نگهداری، نوع خمیر، pH و سایر مواد شیمیایی خط هماهنگ شود.

تصفیه پساب صنایع غذایی

پساب صنایع غذایی، لبنی، کشتارگاهی و نوشیدنی ممکن است حاوی مواد آلی، چربی، پروتئین و ذرات معلق زیادی باشد. انعقاد با PAC می‌تواند به‌عنوان مرحله پیش‌تصفیه، بار واردشده به سیستم زیستی را کاهش دهد و جداسازی مواد معلق را ساده‌تر کند.

برای نمونه، استفاده از پلی آلومینیوم کلراید در تصفیه پساب واقعی کارخانه تولید نوشیدنی و همچنین در فرایند ترکیبی تصفیه فاضلاب کشتارگاهی بررسی شده است.

PAC معمولاً جایگزین کامل تصفیه زیستی نیست. این ماده بیشتر برای آماده‌سازی پساب، کاهش مواد معلق و بهبود عملکرد مراحل بعدی به کار می‌رود.

صنایع نفت، پالایش و پتروشیمی

در پساب‌های نفتی، قطرات ریز روغن، هیدروکربن‌ها و مواد معلق ممکن است به‌صورت پایدار در آب باقی بمانند. PAC می‌تواند در کنار تنظیم pH، اختلاط و تجهیزات جداسازی برای ناپایدار کردن این ذرات استفاده شود.

پژوهش‌هایی نیز کاربرد پلی آلومینیوم کلراید در تصفیه پساب نفتی و پساب کک‌سازی را بررسی کرده‌اند. بااین‌حال، برای پساب‌های دارای روغن آزاد، ابتدا باید از جداکننده‌های فیزیکی استفاده شود و PAC بیشتر در حذف قطرات امولسیونی و ذرات ریز نقش دارد.

آبگیری لجن و کاهش حجم پسماند

یکی دیگر از کاربردهای مهم PAC، آماده‌سازی لجن پیش از فیلترپرس، سانتریفیوژ یا سایر تجهیزات آبگیری است. این ماده با تغییر ساختار ذرات لجن می‌تواند آزاد شدن آب و تشکیل کیک را تسهیل کند.

EPA آبگیری لجن را از کاربردهای شناخته‌شده پلی آلومینیوم کلراید می‌داند و مطالعات علمی نیز استفاده از PACl را به‌عنوان ماده آماده‌ساز لجن بررسی کرده‌اند. بااین‌حال، مصرف بیش از حد می‌تواند حجم لجن شیمیایی و هزینه دفع را افزایش دهد؛ بنابراین دوز باید براساس مقدار مواد جامد لجن تنظیم شود.

جمع‌بندی

پلی آلومینیوم کلراید بیشترین کاربرد را در انعقاد و لخته‌سازی آب و پساب دارد، اما نوع استفاده از آن در هر صنعت متفاوت است. در تصفیه آب برای کاهش کدورت، در نساجی برای کنترل رنگ و ذرات، در کاغذسازی برای تصفیه پساب و تثبیت مواد مزاحم، در صنایع غذایی برای پیش‌تصفیه و در واحدهای نفتی برای جداسازی ذرات و قطرات ریز به کار می‌رود.

انتخاب موفق PAC به نام ماده محدود نمی‌شود. نوع گرید، خلوص، بازیسیته، شکل پودری یا مایع، pH محیط و دوز تزریق باید با شرایط واقعی خط هماهنگ باشند. آزمایش جار و دریافت مشاوره فنی پیش از خرید عمده، احتمال مصرف بیش از اندازه، تولید لجن اضافی و کاهش راندمان تصفیه را کمتر می‌کند.