🧪 PAC(Poly Aluminium Chloride)이란?
PAC(폴리염화알루미늄)은 알루미늄 이온(Al³⁺)과 염화 이온(Cl⁻)이 결합한 **고분자 무기 응집제**입니다. 고전적인 황산알루미늄(Alum) 대비, 더 빠른 반응 속도, 더 넓은 pH 범위, 낮은 슬러지 생성량을 특징으로 합니다.
주로 **상수처리, 하수처리, 산업폐수 처리**에서 탁도 제거, 오염물 응집 침전용으로 사용됩니다.
🔬 PAC의 화학 구조 및 특징
- 📌 분자식(일반형): [Al₂(OH)nCl₆₋n]m
- 📌 주요 이온: Al₁₃ 폴리머 (Keggin 구조)
- 📌 상태: 액체 또는 고체 분말 형태
- 📌 외관: 노란빛을 띤 투명액 또는 백색 고체
📌 Keggin 구조란?
Al₁₃O₄(OH)₂₄(H₂O)₁₂⁷⁺ 형태로 존재하는 고정형 3차원 다핵 알루미늄 복합체입니다.
➡️ 이 구조는 수용액 중에서 다수의 전하를 띠며 부유 입자와 빠르게 반응할 수 있는 능력을 제공합니다.
🧬 PAC의 응집 메커니즘
1️⃣ 전하 중화(Coagulation)
- 음전하를 띤 콜로이드 입자(진흙, 박테리아 등)에 Al³⁺가 부착
- 전하 상쇄 → 입자 간 반발력 소멸
2️⃣ 브리징 플록 형성(Flocculation)
- 다수의 입자들이 Al-폴리머 사슬에 의해 연결됨
- 플록(floc) 형성 → 크고 무거운 덩어리로 침전
3️⃣ 수화 및 가교 작용
- 수화 반응(H₂O와의 결합) → 플록 안정화
- 가교(cross-linking)로 플록 구조 강화
➡️ 결과적으로 미세 오염입자가 빠르게 크고 무거운 침전물로 변합니다.
🌡️ 최적 투입 조건과 변수
1️⃣ 투입량
- 💧 일반적으로 5~50 mg/L 범위
- 🧪 탁도, 오염도(TSS, COD)에 따라 최적 농도 달라짐
2️⃣ pH 범위
- 🔵 PAC는 pH 5.0~9.0 범위에서 안정적 작용
- ⚡ pH 6.5~7.5 구간에서 최적 플록 형성
3️⃣ 교반 및 응집 시간
- 1단계 교반: 빠른 혼합 (30~60초, 200 rpm)
- 2단계 교반: 느린 응집 (15~20분, 30~40 rpm)
4️⃣ 수온
- 20℃ 이상에서 반응성 최적
- 저온(5℃ 이하)에서는 응집 효율 저하
➡️ PAC 응집 성능을 최적화하려면 **pH, 온도, 교반 조건**을 반드시 고려해야 합니다.
⚠️ PAC 사용 시 주의사항
- 🧪 과다 투입 시 잔류 알루미늄(Al³⁺) 문제 발생 가능
- 🧴 농축액 사용 시 희석하여 사용해야 균일 혼합 가능
- 🛡️ 작업 시 보호장비 착용 필수 (피부·눈 자극 가능성)
- ♻️ 잔여 슬러지는 적절한 방법으로 처리
➡️ 특히 식수처리용 PAC는 식약처 규정에 따라 잔류 알루미늄 농도를 엄격히 관리해야 합니다.
🌍 PAC vs 전통 응집제 비교
| 특성 | PAC | 황산알루미늄(Alum) |
|---|---|---|
| 반응 속도 | 빠름 | 느림 |
| 작용 pH 범위 | 넓음 (5~9) | 좁음 (6~7) |
| 슬러지 발생량 | 적음 | 많음 |
| 용해 안정성 | 우수 | 낮음 |
➡️ PAC는 황산알루미늄 대비 **응집 속도 빠르고 슬러지 발생이 적어** 최근 수처리 업계에서 표준 응집제로 자리 잡고 있습니다.
✅ 결론 | PAC, 수처리 응집제의 새로운 표준
PAC(Poly Aluminium Chloride)는 수처리 및 폐수처리 분야에서 **탁도 저감, 오염물 제거**를 위해 가장 널리 사용되는 고성능 응집제입니다.
✅ 최적의 효과를 얻으려면 pH, 투입량, 교반 시간을 정밀하게 조정해야 하며, 과다 투입 시 생길 수 있는 부작용(잔류 알루미늄 등)도 관리해야 합니다.
결론적으로, PAC는 **빠른 응집, 넓은 적용 범위, 낮은 슬러지 발생량** 덕분에 현대 수처리 기술에서 **표준 응집제**로 자리 잡았습니다.