合氯化铝（PAC，Poly Aluminum Chloride）是应用最广泛的无机高分子混凝剂，用于饮用水处理、工业废水处理、生活污水处理、造纸施胶、油田钻井等。PAC的化学通式为[Al₂(OH)nCl₆-n]m（n=1-5，m≤10），盐基度（B，碱化度）= n/6 ×100%，通常B=40%-90%。PAC的混凝性能与其盐基度、Al₂O₃含量、分子量密切相关。PAC的生产以铝矾土（或氢氧化铝）、盐酸为原料，经酸溶、碱化、聚合、干燥等工序制得。生石灰（石灰乳）是碱化工序常用的碱化剂之一（与铝酸钙粉、NaOH、Na₂CO₃并列）。石灰价格低（是NaOH的1/4-1/6），碱化过程温和（Ca(OH)₂溶解度低，pH上升慢，易于控制），且Ca²⁺与原料中的SO₄²⁻反应生成CaSO₄沉淀（去除了对絮凝有害的SO₄²⁻），简化了产品的纯化。石灰法PAC的盐基度可调范围宽（40%-90%），适用于不同水质（低温低浊水、高浊水、有色水）。但饮水级PAC（用于自来水厂）要求钙含量（CaO）≤1%，石灰法产品需经脱钙处理（膜分离或离子交换），成本增加。

PAC的“石灰碱化”生产工艺：铝矾土（Al₂O₃ 25%-35%，SiO₂ 10%-20%，Fe₂O₃ 1%-5%）与盐酸（HCl，20%-30%）在反应釜中酸溶（80-110℃，常压或0.2-0.5MPa），反应：Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O；Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O。酸溶完成后，过滤去渣（含SiO₂，可作建材），滤液（氯化铝、氯化铁溶液，Al₂O₃含量8%-12%，pH1.5-2.5）进入碱化釜。在搅拌下缓慢加入石灰乳（10%-20% Ca(OH)₂），控制加料速度（30-60分钟），使pH从2.0-3.0升至3.5-4.5（或4.0-4.5），温度维持80-95℃，反应1-2小时。碱化过程中，Al³⁺水解并聚合：Al³⁺ + nH₂O → Al(OH)n(3-n)⁺ + nH⁺；Al(OH)n(3-n)⁺ 聚合为[Al₂(OH)nCl₆-n]m。石灰乳（Ca(OH)₂）消耗H⁺，促进水解和聚合，提高盐基度（B）。同时，Ca²⁺与SO₄²⁻生成CaSO₄·2H₂O沉淀（石膏），过滤除去，降低产品中SO₄²⁻含量（SO₄²⁻影响PAC的电荷中和能力和储存稳定性）。碱化终点pH控制3.5-4.5（对应盐基度40%-90%），pH越高，盐基度越高，产品分子量越大，絮凝效果越好，但产品稳定性下降（易凝胶）。碱化后的PAC溶液经喷雾干燥（或滚筒干燥、板框压滤后干燥），得固体PAC（Al₂O₃含量28%-32%，盐基度40%-90%，水不溶物≤0.5%-1.5%）。石灰的用量为理论碱化量的60%-100%（剩余由Al³⁺自身水解提供），每吨PAC消耗生石灰（CaO）50-200公斤（视目标盐基度）。石灰的品质要求：CaO≥90%，MgO≤2%，Fe₂O₃≤0.1%（铁影响PAC色度），细度-200目≥95%（提高反应速度）。

石灰法PAC与铝酸钙法PAC的对比：铝酸钙粉（Ca(AlO₂)₂）是PAC碱化的“双功能”原料——既提供Al₂O₃（增加Al含量），又提供CaO（碱化），在酸溶和碱化工序中一步完成。铝酸钙法PAC的Al₂O₃含量高（30%-32%），Ca²⁺与Al³⁺形成稳定配合物，产品絮凝性能优于石灰法（石灰法PAC中Ca²⁺游离，可能产生CaCO₃沉淀，影响絮凝）。但铝酸钙价格高（是石灰的3-5倍），石灰法PAC（“两段法”：酸溶-碱化）成本低，适用于污水处理、工业废水处理、造纸废水等对絮凝要求不高的领域。饮水级PAC（GB 15892-2020，Al₂O₃≥29%，盐基度45%-90%，CaO≤1%），需用石灰法后脱钙（膜分离、离子交换）或改用NaOH碱化。

在PAC生产中，石灰乳还用于调节酸溶残渣（含SiO₂）的pH（中和残酸），便于堆放和利用。

生石灰在PAC生产中的应用，是“低成本混凝剂”的代表。水处理药剂专家评价：“铝矾土酸溶得氯化铝，石灰碱化聚合高；盐基度调絮凝好，工业废水处理宝。”——生石灰为PAC行业提供“经济、实用”的碱化方案。