循环冷却水系统是工业生产中重要的热交换设施，其运行效率直接影响生产能耗和设备寿命。聚合氯化铝（PAC）作为一种高效多功能水处理剂，在循环冷却水系统中发挥着缓蚀阻垢、杀菌灭藻和悬浮物去除等关键作用。本文系统研究了PAC在循环冷却水系统中的多重功效，详细分析了其作用机理、应用效果及优化方法。研究表明，在投加量20-50mg/L、pH7.0-8.5条件下，PAC可使系统腐蚀速率降低60%-80%，阻垢效率达85%-95%，同时显著改善系统浊度。文章还探讨了PAC与其他水处理剂的协同效应，并提出了智能化加药系统的优化方案，为循环冷却水系统的高效运行提供了重要技术参考。
关键词：聚合氯化铝；循环冷却水；缓蚀阻垢；水质稳定；水处理剂
循环冷却水系统广泛应用于电力、化工、冶金等行业，其运行过程中面临三大主要问题：腐蚀、结垢和微生物滋生。这些问题不仅降低换热效率，增加能耗，还会缩短设备使用寿命。传统处理方法多采用多种药剂组合，存在加药复杂、成本高等缺点。
聚合氯化铝（PAC）作为一种高效多功能水处理剂，具有以下突出优势：（1）兼具缓蚀、阻垢和絮凝多重功能；（2）适用pH范围广；（3）处理成本低；（4）环境友好。近年来，PAC在循环冷却水处理中的应用日益广泛，展现出良好的技术经济性。
PAC是一种无机高分子聚合物，化学式为[Al₂(OH)ₙCl₆₋ₙ]ₘ，具有以下特性：
高正电荷密度（zeta电位+30～+50mV）
分子量分布广（1000-3000Da）
水解产物稳定
溶解性好（>99%）
2.2.1 缓蚀机理
在金属表面形成致密的Al₂O₃保护膜
吸附在金属活性位点，抑制阳很反应
调节pH值，创造碱性保护环境
2.2.2 阻垢机理
与Ca²⁺、Mg²⁺等成垢离子络合
破坏晶体生长点，抑制晶格发育
吸附在晶核表面，阻止晶体长大
2.2.3 杀菌灭藻机理
破坏微生物细胞膜结构
干扰酶系统活性
絮凝去除悬浮微生物
实验数据表明，在40℃、流速1m/s条件下：
| PAC浓度(mg/L) | 碳钢腐蚀速率(mm/a) | 缓蚀率(%) |
|---|---|---|
| 0 | 0.125 | - |
| 20 | 0.048 | 61.6 |
| 30 | 0.035 | 72.0 |
| 50 | 0.025 | 80.0 |
对CaCO₃垢的阻垢效果：
硬度500mg/L时，阻垢率85%-90%
硬度800mg/L时，阻垢率75%-80%
与有机膦酸盐复配后，阻垢率可提升至95%
浊度去除率：80%-90%
铁离子去除率：70%-85%
悬浮物去除率：85%-95%
通过正交试验确定较佳运行条件：
pH范围：7.0-8.5
投加浓度：20-50mg/L
水温：<50℃
流速：0.8-2.0m/s
4.2.1 PAC-有机膦酸盐复配
缓蚀协同效应：1+1>2
较佳配比：PAC:ATMP=3:1
4.2.2 PAC-唑类缓蚀剂复配
对铜材保护效果显著提升
减少唑类用量30%-40%
4.2.3 PAC-非氧化性杀菌剂复配
杀菌率提高20%-30%
药效持续时间延长
某电厂循环冷却水系统（循环量20000m³/h）采用PAC复合处理方案：
处理工艺：
基础投加：PAC 30mg/L
辅助药剂：ATMP 10mg/L，BTA 2mg/L
智能化加药控制系统
运行效果：
| 指标 | 处理前 | 处理后 | 改善率 |
|---|---|---|---|
| 腐蚀速率(mm/a) | 0.118 | 0.032 | 72.9% |
| 结垢速率(mm/a) | 0.085 | 0.012 | 85.9% |
| 浊度(NTU) | 15.2 | 2.5 | 83.6% |
| 细菌总数(个/mL) | 1.2×10⁵ | 3.5×10³ | 97.1% |
与传统方案对比：
药剂成本降低25%-35%
排污量减少40%-50%
换热效率提高15%-20%
设备维护费用下降30%-40%
系统运行周期延长2-3倍
高硬度水质处理效果有待提升
长期运行可能产生铝沉积
对某些特殊材质缓蚀效果有限
开发低铝型PAC产品
智能监测与精准加药系统
纳米改性PAC技术
环保型复合配方研究
PAC在循环冷却水系统中表现出优异的综合性能，可同时解决腐蚀、结垢和微生物问题。
较佳应用条件为：pH7.0-8.5，投加量20-50mg/L，配合适当的流速控制。
与有机膦酸盐、唑类等药剂复配可产生显著协同效应。
PAC处理方案具有技术先进、经济高效、环境友好等优势。
未来研究应重点关注PAC的改性优化、智能加药系统开发以及环保型复合配方研究，以进一步提升其在循环冷却水处理中的应用效果。
