聚合硫酸铝pH适用范围广（5-9）的科学依据

一、化学结构与水解反应机制

1. 高分子结构与吸附架桥作用

聚合硫酸铝（PAS）是复合型高分子聚合物，分子结构庞大，含有18分子结晶水。其水解和缩聚反应形成的线型高聚物，能通过静电引力、范德华力和氢键力与胶粒和细微悬浮物发生吸附桥联，形成“胶粒-高分子-胶粒”的絮凝体。这种吸附架桥作用在PAS中尤为显著，因其高分子链更长，能同时吸附多个胶粒，形成更大的絮体。

2. 铝离子的存在形态与pH关系

在铝盐的水溶液中，铝离子以多种形态存在，包括单核络离子（如Al³⁺、Al(OH)²⁺、Al(OH)₃、Al(OH)₄⁻等）和聚合成分（如[Al₆(OH)₁₄]⁴⁺、[Al₁₃(OH)₃₄]⁵⁺等）。这些离子的存在形态受pH值显著影响：
· pH ≤ 4：铝离子以六水合铝离子[Al(H₂O)₆]³⁺为主。
· 4 < pH < 7：高电荷低聚合程度的多核络合离子占优势。
· 7 ≤ pH ≤ 9：低电荷高聚合程度的无机高分子电解质为主要形态。
· pH > 9：生成难溶的氢氧化铝沉淀（Al(OH)₃）。
PAS通过控制水解反应，使铝离子在pH5-9范围内保持稳定的聚合形态，从而适应更宽的pH环境。

二、Alᵇ形态的稳定性

1. Alᵇ形态的优势

PAS中Alᵇ形态（低聚合度的羟基聚合铝）占比达30%-40%，这是其混凝优势形态。Alᵇ通过羟基桥联作用，形成长链高分子结构，有效中和胶体颗粒表面负电荷，使微絮体脱稳聚集。

2. Alᵇ形态在pH5-9范围内的稳定性

研究者通过Ferron逐时络合比色法发现，在15分钟的时间内和pH=5.2~9.5时，Alᵇ的化合态分布很少变化。这说明Alᵇ对水解反应具有相对稳定性，在与颗粒物相互作用中可体现其原有的很好形态。这种稳定性使得PAS在pH5-9范围内都能保持有效的混凝性能。

三、与传统铝盐的对比

1. 传统铝盐的局限性

传统铝盐（如硫酸铝）在浓溶液中的化合态主要是单体和初聚体，很少存在Alᵇ聚合物。在投入水中后，由于稀释及pH值升高，会迅速发生水解，生成初聚体及低聚体，或者直接转化为沉淀物Al(OH)₃。因此，传统铝盐的pH适用范围较窄，一般在4-7之间。

2. PAS的宽pH适用性

PAS中含有大量的Alᵇ聚合体，这些聚合体对水解有较高的稳定性。在投入水中后相当时间内和不同pH值的环境中，可以保持其形态不变。因此，PAS在更宽的pH范围内（5-9）都能保持有效的混凝性能。

四、实验数据支持

1. 盐基度与混凝性能的关系

实验结果表明，当PAS的盐基度为50%时，其混凝除浊和对化学耗氧量（COD）的去除率。这说明在pH5-9范围内，PAS的盐基度调整使其混凝性能达到。

2. 与传统铝盐的对比实验

与聚合氯化铝（PAC）和硫酸铝相比，PAS不仅具有水解速度快、絮体大、沉降快、除浊效果好的特点，而且在低温和低pH条件下，仍具有优良的混凝沉降性能。例如，在pH=5的酸性条件下，PAS的混凝效果仍显著优于硫酸铝。

五、总结

聚合硫酸铝（PAS）的pH适用范围广（5-9）的科学依据主要包括以下几个方面：
1. 化学结构与水解反应机制：PAS的高分子结构和铝离子的多种存在形态使其能适应更宽的pH环境。
2. Alᵇ形态的稳定性：Alᵇ形态在pH5-9范围内具有较高的稳定性，是PAS混凝优势形态。
3. 与传统铝盐的对比：PAS中含有大量的Alᵇ聚合体，这些聚合体对水解有较高的稳定性，使其在更宽的pH范围内都能保持有效的混凝性能。
4. 实验数据支持：盐基度与混凝性能的关系实验以及与传统铝盐的对比实验均证实了PAS在pH5-9范围内的优异性能。
因此，聚合硫酸铝生产厂家（PAS）在pH5-9范围内具有广泛的适用性，是一种、稳定的水处理混凝剂。