摘要： 本文深入探讨了聚合氯化铝在吉林制药废水物理净化过程中的沉淀作用。详细阐述了其作用机理、影响因素以及实际应用效果，旨在为吉林制药行业废水处理提供有效的技术参考，以实现更高效的废水净化与资源循环利用，减少对环境的负面影响。

一、引言

吉林作为医药产业的重要基地，制药企业在生产过程中会产生大量含有多种复杂成分的废水。这些废水若不经有效处理直接排放，将对周边水体环境造成严重污染，破坏生态平衡并威胁人类健康。物理净化作为制药废水处理的关键环节之一，其中聚合氯化铝（PAC）的沉淀作用发挥着极为重要的作用。它能够通过一系列化学反应使废水中的悬浮物、胶体物质及部分溶解性污染物聚集沉淀，从而降低废水的浊度、色度和化学需氧量（COD）等关键指标，为后续的生化处理或深度处理创造有利条件。

二、吉林制药废水的特点

吉林制药废水具有成分复杂、有机物含量高、毒性大、水质水量波动大等特点。其主要成分包括药物生产过程中残留的原料药、中间体、溶剂、抗生素、维生素以及大量的微生物代谢产物等。这些物质在水中以悬浮态、胶态或溶解态存在，使得废水的处理难度较大。例如，某些抗生素生产废水中含有高浓度的发酵残渣和代谢产物，具有较高的生物毒性和化学稳定性；而化学合成制药废水则可能含有多种有机溶剂和未反应完全的化学原料，其 COD 值往往较高，可生化性较差。

三、聚合氯化铝的沉淀作用机理

（一）压缩双电层作用

制药废水中的胶体颗粒由于其表面带有相同的电荷而相互排斥，保持稳定的分散状态。聚合氯化铝溶于水后，会产生大量的铝离子（Al³⁺）和氯离子（Cl⁻）。铝离子作为高价金属阳离子，能够吸附在胶体颗粒的表面，从而中和胶体颗粒表面的部分负电荷，降低胶体颗粒的ζ电位。当ζ电位降低到一定程度时，胶体颗粒之间的静电斥力减小，在范德华力的作用下，颗粒之间容易相互碰撞聚集，形成较大的絮体沉淀。这种通过离子的吸附作用压缩胶体颗粒双电层的过程，称为压缩双电层作用。

（二）吸附架桥作用

聚合氯化铝是一种高分子聚合物，其分子链上含有大量的羟基（-OH）和铝氧键（Al-O-Al）。这些活性基团能够与制药废水中的胶体颗粒、悬浮物以及部分溶解性有机物发生吸附作用。一方面，铝离子与胶体颗粒表面的活性点位发生吸附；另一方面，高分子链可以同时吸附多个颗粒，如同桥梁一样将它们连接起来，形成更大的絮体。这种吸附架桥作用使得原本微小分散的颗粒聚集成较大的矾花，从而更易于沉淀分离。例如，对于废水中的蛋白质、多糖等大分子有机物，聚合氯化铝可以通过吸附架桥作用将其包裹在絮体中，共同沉淀去除。

（三）网捕卷扫作用

在较高的聚合氯化铝投加量下，其水解生成的氢氧化铝絮体具有较大的比表面积和良好的沉降性能。这些絮体在沉淀过程中，能够像网一样捕获水中的细小颗粒和溶解性物质，将其卷扫下来一并沉淀。这种网捕卷扫作用对于去除废水中的一些难以通过压缩双电层和吸附架桥作用去除的微小颗粒和溶解性有机物具有重要意义。尤其是在处理水质复杂、污染物浓度较高的吉林制药废水时，网捕卷扫作用能够显著提高沉淀效果，降低出水中的悬浮物和有机物含量。

四、影响聚合氯化铝沉淀作用的因素

（一）投加量

聚合氯化铝的投加量对制药废水的沉淀效果有着至关重要的影响。投加量过少时，铝离子不足以中和胶体颗粒的电荷，无法形成良好的絮体，导致沉淀效果不佳，出水浊度和 COD 等指标仍然较高。而投加量过多时，不仅会增加处理成本，还可能造成铝离子过量，使水体产生一定的毒性，同时也会影响絮体的形成和沉降性能。因此，需要通过实验确定最佳的聚合氯化铝投加量，以达到最佳的沉淀效果和经济效益。一般来说，对于吉林制药废水，聚合氯化铝的投加量需要根据废水的水质特点、pH 值、有机物含量等因素进行优化调整，通常在几十到几百毫克/升之间。

（二）pH 值

pH 值是影响聚合氯化铝沉淀作用的另一个关键因素。在不同的 pH 条件下，聚合氯化铝的水解形态和沉淀性能会发生变化。当 pH 值较低时，铝离子主要以 Al³⁺形式存在，其水解程度较小，生成的氢氧化铝絮体较少，沉淀效果相对较差。随着 pH 值的升高，铝离子逐渐水解生成单核羟基配合物、多核羟基配合物，最终形成氢氧化铝沉淀。在适宜的 pH 范围内，聚合氯化铝的水解产物能够充分发挥压缩双电层、吸附架桥和网捕卷扫作用，使沉淀效果达到最佳。然而，当 pH 值过高时，铝离子可能会进一步水解生成偏铝酸盐，导致絮体溶解，沉淀效果变差。一般来说，吉林制药废水的 pH 值调节在 6.0 - 8.5 之间较为适宜，但具体的 pH 值范围还需根据废水的成分和处理工艺要求进行确定。

（三）水温

水温对聚合氯化铝的沉淀作用也有一定的影响。水温较低时，聚合氯化铝的水解反应速率较慢，形成的絮体较小且结构松散，沉降速度较慢，沉淀效果不佳。此外，低温下水体的粘度增大，也不利于絮体的聚集和沉降。相反，水温较高时，聚合氯化铝的水解反应迅速，能够形成较大且密实的絮体，沉降性能较好。但水温过高可能会导致一些有机物的挥发和分解，同时也会增加处理成本和能耗。在实际处理吉林制药废水时，需要考虑到当地的水温变化情况，采取相应的措施来保证沉淀效果。例如，在冬季低温时，可以适当延长反应时间或增加搅拌强度，以促进絮体的形成和成长；在夏季高温时，要注意控制水温，避免对处理效果产生不利影响。

（四）水力条件

水力条件包括搅拌强度、搅拌时间和水流速度等，对聚合氯化铝的沉淀过程有着重要的影响。在聚合氯化铝投加初期，需要快速搅拌使药剂与废水充分混合，使铝离子迅速扩散到废水中的各个角落，与胶体颗粒发生反应。但搅拌强度过大或搅拌时间过长，可能会破坏已经形成的絮体，使沉淀效果变差。而在絮体成长和沉降阶段，则需要采用较慢的搅拌速度或静止沉淀，以利于絮体的聚集和沉降。此外，水流速度也会影响絮体的沉淀效果。过大的水流速度会使絮体受到剪切力的作用而破碎，无法正常沉降。因此，在设计吉林制药废水处理设施时，需要合理设计水力条件，根据不同的处理阶段控制好搅拌强度、搅拌时间和水流速度，以确保聚合氯化铝的沉淀作用能够充分发挥。

五、聚合氯化铝在吉林制药废水物理净化中的实际应用效果

通过对吉林某制药企业的废水处理实例进行分析，可以看出聚合氯化铝在该企业制药废水物理净化中取得了显著的效果。该企业制药废水经过预处理后，进入混凝沉淀池，投加适量的聚合氯化铝进行混凝沉淀处理。在最佳投加量和适宜的 pH 值条件下，废水中的悬浮物去除率达到了 80%以上，COD 去除率约为 30% - 50%，色度也有明显降低。经过聚合氯化铝沉淀处理后的出水水质得到了明显改善，为后续的生化处理提供了良好的条件。同时，该企业通过优化水力条件和控制水温等措施，进一步提高了沉淀效果，降低了处理成本。此外，聚合氯化铝的使用还具有操作简便、处理效率快等优点，能够适应吉林制药企业废水排放量大、水质变化快的特点，为企业的环保达标和可持续发展提供了有力支持。

六、结论与展望

聚合氯化铝在吉林制药废水物理净化中具有重要的沉淀作用。其通过压缩双电层、吸附架桥和网捕卷扫等多种机理，能够有效地去除废水中的悬浮物、胶体物质和部分溶解性有机物，降低废水的浊度、色度和 COD 等指标。然而，其沉淀效果受到投加量、pH 值、水温和水力条件等多种因素的影响，在实际应用中需要根据吉林制药废水的具体水质特点和处理要求进行优化调整。未来，随着吉林制药行业的不断发展和环保要求的日益严格，应进一步加强对聚合氯化铝沉淀作用的研究，探索更加高效、经济、环保的废水处理技术和工艺。例如，研究开发新型的复合混凝剂，结合其他物理化学处理方法或生物技术，形成联合处理工艺，以提高吉林制药废水的处理效果和资源回收利用率，实现制药行业的绿色可持续发展。同时，加强对聚合氯化铝在废水处理过程中的环境行为和潜在风险的研究，确保其在应用过程中不会对环境造成二次污染，保障生态环境安全和公众健康。