Cos'è il cloruro di polialluminio (PAC)? Usi, dosaggio, sicurezza

Cos’è il cloruro di polialluminio e perché è diverso dall’allume

Il cloruro di polialluminio è una famiglia di sali di alluminio polimerico prodotto neutralizzeo parzialmente il cloruro di alluminio. A differenza dell’allume (solfato di alluminio), il PAC è già parzialmente idrolizzato, il che significa che contiene una distribuzione di specie di alluminio (comprese le forme polimerizzate) che sono più efficaci nel formare fiocchi resistenti in una finestra operativa più ampia.

Implicazioni pratiche chiave

Poiché il PAC è preidrolizzato, in genere si consuma minore alcalinità dell'allume per lo stesso livello di coagulazione. In molti impianti, ciò si traduce in un controllo più stabile del pH e in una ridotta necessità di aggiunta di alcalinità quando l’alcalinità dell’acqua non depurata è bassa.

• Allume: chimica più semplice, ma intervallo di pH ottimale spesso più ristretto e richiesta di alcalinità più elevata.
• PAC: maggiore neutralizzazione della carica e formazione di fiocchi a dosi inferiori in molte acque, in particolare in condizioni fredde o di bassa torbidità.

Come funziona il PAC nel trattamento delle acque

Il PAC rimuove la torbidità e il colore destabilizzando i colloidi caricati negativamente e le sostanze organiche disciolte, consentendo loro di aggregarsi in fiocchi che possono essere separati. Nelle operazioni pratiche, le prestazioni del PAC vengono solitamente spiegate attraverso tre meccanismi sovrapposti.

Meccanismi che contano a livello operativo

• Neutralizzazione della carica: le specie di alluminio neutralizzano la carica superficiale delle particelle, riducendo la repulsione in modo che le particelle possano scontrarsi e attaccarsi.
• Adsorbimento e ponte: le specie polimeriche si adsorbono sulle particelle e le collegano in aggregati più grandi.
• Sweep floc (a dosi più elevate): i precipitati di idrossido di alluminio possono intrappolare solidi fini e alcune sostanze organiche.

Un vantaggio operativo comune è la migliore resistenza dei fiocchi: in condizioni idrauliche e di miscelazione comparabili, i fiocchi generati da PAC spesso resistono al taglio meglio dei fiocchi di allume, il che può migliorare la stabilità della chiarificazione e il tempo di funzionamento del filtro.

Forme tipiche, gradi e specifiche che vedrai

Il PAC è venduto in forma liquida e in polvere. Le etichette dei prodotti solitamente specificano il contenuto di alluminio (spesso espresso come Al ₂ O ₃ ), basicità (una misura di pre-neutralizzazione), densità (per i liquidi) e limiti di impurità relativi ai requisiti di acqua potabile o di scarico industriale. I valori variano in base al produttore, ma gli intervalli riportati di seguito si riscontrano comunemente negli approvvigionamenti e nelle operazioni.

Per l'acqua potabile, verifica che il prodotto PAC specifico sia approvato per l'uso potabile nella tua giurisdizione e che il tuo fornitore fornisca un certificato di analisi (CoA) aggiornato che mostri i limiti di impurità appropriati per il consumo umano.

Dove il PAC è più utile

Il cloruro di polialluminio viene selezionato principalmente quando gli operatori necessitano di una potente rimozione della torbidità, di una migliore formazione dei fiocchi o di prestazioni migliori in condizioni variabili di acqua non depurata. Viene utilizzato sia negli impianti comunali che industriali.

Casi d'uso di alto valore

• Chiarificazione dell'acqua potabile: torbidità e riduzione del colore prima della filtrazione, spesso con prestazioni più stabili nelle stagioni più fredde.
• Acque superficiali con sostanza organica naturale: supporta la rimozione di alcune sostanze organiche disciolte che determinano il colore e i precursori dei sottoprodotti della disinfezione.
• Pretrattamento delle acque reflue industriali: separazione dei solidi prima del DAF, della sedimentazione o dei sistemi a membrana.
• Supporto alla coprecipitazione del fosforo: può integrare i sistemi biologici migliorando la cattura dei solidi (i risultati specifici del sito dipendono dalla chimica e dai permessi).

Come punto di partenza per molte acque, le dosi di PAC spesso rientrano nel 10-50 mg/l (come prodotto), ma eventi altamente torbidi, un'alcalinità insolita e un alto contenuto di sostanze organiche possono aumentare le dosi ottimali. Convalidare sempre con il jar test.

Come impostare e ottimizzare nella pratica una dose di PAC

Il modo più difendibile per determinare la dose di PAC è un test in vaso legato a risultati misurabili (torbidità stabilizzata, torbidità filtrata, UV254, colore o perdita di carico del filtro a valle). Poiché i prodotti PAC variano in basicità e contenuto di alluminio, l’ottimizzazione della dose dovrebbe essere espressa sia in “mg/L come prodotto” che in “mg/L come Al ₂ O ₃ " per confronti coerenti.

Un pratico flusso di lavoro per il test dei vasetti

1. Definisci il tuo target: ad esempio, Torbidità filtrata <0,3 NTU o una riduzione colore/UV254 specificata.
2. Testare almeno 5 dosi che vanno dal basso all'alto (ad esempio, 5, 10, 20, 35, 50 mg/L come prodotto).
3. Continuare la miscelazione in modo coerente: miscelazione rapida per la dispersione, quindi flocculazione controllata per osservare la dimensione e la forza dei fiocchi.
4. Registrare il pH prima e dopo la coagulazione; se il pH varia, includere test paralleli con regolazione dell'alcalinità.
5. Valutare l'acqua stabilizzata e, quando possibile, simulare la filtrazione (filtro di carta o filtro da banco) per identificare la dose che minimizza la torbidità e migliora la filtrabilità.

Un modello di ottimizzazione comune è che la chiarezza migliora rapidamente fino a un certo punto, poi si stabilizza. La “dose migliore” operativa è spesso la dose più bassa che soddisfa costantemente gli obiettivi preservando il tempo di funzionamento del filtro e riducendo al minimo i costi dei prodotti chimici.

Impatti operativi: pH, alcalinità, fanghi e filtri

Il PAC non influisce solo sulla semplice rimozione della torbidità. Le prestazioni quotidiane dell'impianto dipendono da come il PAC modifica il pH, dalla quantità di fanghi prodotti e dalla stabilità della filtrazione a valle.

pH e alcalinità

Molti sistemi ritengono che il PAC sia praticabile in una finestra operativa di pH di circa 5,5–9,0 , ma il vero ottimale è specifico per l'acqua. Se l'alcalinità dell'acqua grezza è bassa, il PAC può comunque abbassare il pH; la differenza è che spesso lo fa in modo meno aggressivo rispetto all'allume con prestazioni equivalenti, in particolare con gradi di basicità più elevati.

Volume dei fanghi e disidratazione

A seconda dell'acqua di fonte e della dose, alcuni impianti segnalano un volume di fango ridotto rispetto all'allume perché è possibile ottenere una coagulazione efficace con un'aggiunta di massa inferiore. In termini pratici, è ragionevole trattare 10–30% la riduzione dei fanghi come ipotesi da validare nel corso di una sperimentazione controllata, piuttosto che come risultato garantito.

Filtra le prestazioni

• Se i fiocchi sono troppo piccoli (sottodosaggio o scarsa miscelazione), la torbidità può passare attraverso i chiarificatori e i filtri di carico, accorciando i cicli.
• In caso di sovradosaggio, può verificarsi un'inversione di carica e la chiarezza può peggiorare; questo è spesso visibile come “pin floc” ed elevata torbidità dell'effluente.
• In genere viene visualizzato il miglior punto operativo assestamento rapido , fiocchi resilienti e torbidità filtrata stabile con perdite di carico gestibili.

Elementi essenziali per la movimentazione, lo stoccaggio e la sicurezza

Il PAC liquido è generalmente acido e può essere corrosivo per i metalli incompatibili. Un utilizzo sicuro e affidabile richiede una corretta selezione dei materiali, un contenimento secondario e procedure operative chiare per trasferimenti e sversamenti.

Lista di controllo pratica per la gestione

• Utilizzare serbatoi e tubazioni resistenti agli agenti chimici adatti ai sali di alluminio acidi (confermare la compatibilità con la scheda di sicurezza del prodotto e le indicazioni del fornitore).
• Mantenere un contenimento secondario dimensionato per scenari credibili di fuoriuscita e proteggere dal congelamento o dal calore eccessivo secondo le raccomandazioni del fornitore.
• Evitare di mescolare il PAC con sostanze chimiche incompatibili in linee condivise o collettori scarsamente lavati; reazioni indesiderate possono causare precipitazioni e intasamenti.
• Formare gli operatori sulla protezione dagli schizzi e sulle misure di primo soccorso per le soluzioni acide; seguire la Scheda di Sicurezza (SDS).

Se si passa dai sali di allume o ferrici, pianificare una transizione graduale: ricalibrare le pompe di dosaggio, verificare la miscelazione del punto di alimentazione e convalidare la qualità dell'acqua trattata sia nelle condizioni medie che in quelle peggiori dell'acqua grezza.

Come scegliere un prodotto PAC ed evitare le modalità di guasto comuni

Nella pratica il “PAC” non è una sostanza chimica uniforme; i prodotti differiscono per basicità, concentrazione di alluminio e controlli delle impurità. La selezione dovrebbe essere guidata dall’obiettivo del trattamento e dai vincoli operativi, non solo dal prezzo fornito.

Controlli sugli acquisti e sulla messa in servizio

• Confermare il grado del prodotto (potabile o industriale) e richiedere un certificato di autenticità attuale che mostri il contenuto di alluminio e le impurità rilevanti.
• Standardizzare il reporting della dose: traccia mg/l come prodotto and mg/l come Al ₂ O ₃ confrontare equamente i fornitori.
• Verificare che il punto di alimentazione fornisca una dispersione immediata (miscela rapida) prima della flocculazione; la scarsa dispersione è una causa frequente di scarse prestazioni.
• Esegui test jar affiancati quando si cambia prodotto; anche con la stessa etichetta “PAC”, le dosi ottimali possono cambiare sostanzialmente.

Risoluzione dei problemi relativi ai segnali e alle correzioni

• Aumento della torbidità dell'effluente dopo un aumento della dose: sospetto sovradosaggio/inversione di carica; diminuire la dose e confermare con il test del barattolo.
• Fiocco di spilli e scarsa sedimentazione: verificare l'intensità della miscelazione rapida e il posizionamento della colonna di iniezione; migliorare la dispersione prima di cambiare la chimica.
• Caduta inaspettata del pH: confermare l'alcalinità e considerare l'aggiunta di PAC a basicità più elevata o di alcalinità controllata.
• Intasamento della linea o depositi bianchi: verificare la presenza di miscele chimiche incompatibili, rami morti stagnanti o protocolli di lavaggio insufficienti.

La conclusione operativa più affidabile è semplice: Il PAC funziona meglio quando il controllo della dose, la miscelazione e il monitoraggio vengono trattati come un unico sistema . L'ottimizzazione solo della dose chimica senza fissare i vincoli di dispersione, energia di flocculazione o pH/alcalinità di solito limita le prestazioni.