结晶氯化铝（AlCl₃·6H₂O）与聚合氯化铝（Polyaluminium Chloride，简称 PAC）是水处理领域最常用的两类铝盐混凝剂。尽管它们都能中和胶体电荷、促进絮凝沉淀，但由于合成工艺与分子结构的根本差异，在水解速率、絮体形态、应用范围和运行成本等方面存在显著差异。本文从微观化学原理入手，以化工教授的视角，结合实际工况数据，系统阐述二者的差异与选型要点，助您在市政污水、自来水及工业废水处理中做出最优决策。
制备方法
结晶氯化铝通常通过三氯化铝（AlCl₃）与水反应结晶得到，或在电解铝工业副产物中提取形成六水合物。
分子结构
每个 Al³⁺ 配位六个水分子，形式为 [Al(H₂O)₆]³⁺。加入水中后，迅速完全水解生成 Al(OH)₃ 沉淀。
典型参数
分子量：约 266 g/mol
水解度：接近 100％
pH 适用范围：4.0–6.0
制备方法
PAC 以 AlCl₃·6H₂O 或铝土矿汤为原料，加入碱（NaOH、Na₂CO₃等），在严格控 pH（2.0–4.0）和温度条件下先水解、再聚合而成。
分子结构
通式可写为 [Alₙ(OH)ₘCl₃ₙ₋ₘ]，n≈6–12，m≈0.6–1.5n。形成无定形高分子网络，既含–OH配位基，又保留Cl⁻。
典型参数
分子量：10⁴–10⁵ g/mol
预水解度（m/n）：可调
pH 适用范围：5.0–9.0
结晶氯化铝：单体化合物，完全水解；
PAC：高分子聚合物，部分预水解，具备“自带架桥”功能。
结晶氯化铝：加入水中后，Al³⁺ 几乎瞬间释放，产生大量游离离子。
PAC：由于预水解结构，Al³⁺ 与高分子络合物同步缓释，避免了瞬时过量投加带来的二次污染风险。
| 过程 | 结晶氯化铝 | PAC |
|---|---|---|
| 电中和 | Al³⁺ 与胶体负电荷中和，破坏稳定 | 部分–OH基先与胶体相互吸附，结合电中和功能 |
| 桥联吸附 | 依赖形成的 Al(OH)₃ 平面聚合物 | 高分子网络兼具“桥联＋网捕”双重机理 |
| 絮体形态 | 小而紧密，易板结 | 大而疏松，孔隙丰富，沉降快速，压缩性能优良 |
案例背景： 某市政污水厂，原水浊度 250 NTU，温度 25 ℃。
试验方法： Jar 试验对比结晶氯化铝与 PAC 在不同投加量下的出水浊度、絮凝时间及污泥含水率。
| 投加剂量 (mg/L) | 结晶氯化铝 出水浊度 (NTU) | PAC 出水浊度 (NTU) | 絮凝时间 (min) | 污泥含水率 (%) |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 45.3 | 18.7 | 15 | 98.0 |
| 50 | 15.2 | 5.8 | 12 vs. 6 | 98.5 vs. 95.1 |
时间优势：PAC 6 min 内完成主要絮凝，结晶氯化铝需 12–15 min。
脱水性：PAC 污泥含水率低约 3.4 个百分点，显著降低污泥处置成本。
方案：使用 PAC 的高分子网络结构，快速捕捉染料分子与纤维胶质。
效果：COD 去除率可达 85% 以上，色度降低 90%，出水可直接生化处理。
方案：PAC 溶液可用于聚合物驱油，改变水油流动特性；同时在回注水处理中，PAC 高效去除悬浮固体。
效果：采收率提高 5–8%，回注水浊度 ≤ 10 NTU，减少管道结垢。
造纸：PAC 增强白水系统中纤维和填料结合，减少白水返用损失。
矿业：在尾矿脱水中，PAC 形成疏松絮体，提高浓缩效率并加快盈流速度。
| 成本项 | 结晶氯化铝 | 聚合氯化铝（PAC） |
|---|---|---|
| 单位药剂成本 | 较低 | 略高 |
| 实际投加量 | 较大（30–80 mg/L） | 较小（10–30 mg/L） |
| 污泥处置成本 | 高（含水率高，体积大） | 低（含水率低，易脱水） |
| 设备维护费用 | 较高（易堵塞与板结） | 较低（絮体松散，磨损小） |
| 综合处理单价 | 标准 | 降低 20–30% |
分段加药策略
第一道：少量结晶氯化铝快速中和；
第二道：主剂 PAC 实现高效絮凝。
动态投加控制
结合在线浊度和pH监测，实时调整 PAC 浓度。
预水解度（MOR）选择
高 MOR（>0.8）适用于高浊度、短停留工况；
低 MOR（<0.6）适合长停留、低浊度循环系统。
分子量匹配
高分子量（>1×10⁵ g/mol）用于泥水分离、尾矿脱水；
低分子量（<5×10⁴ g/mol）优选快速絮凝场合。
结晶氯化铝与聚合氯化铝虽同为铝盐混凝剂，但在化学本质、水解机理、絮凝性能及运行成本等方面各具优势。基于具体水质、工艺需求和经济预算，采用“结晶铝 + PAC”组合或单一 PAC 投加策略，能够实现最佳处理效果与经济效益。河南BSport体育官网净水材料有限公司拥有多年 PAC 与结晶氯化铝研发生产经验，提供多种型号和配方，欢迎咨询选型与试用。
