埃德蒙顿华人社区-Edmonton China

 找回密码
 注册
查看: 691|回复: 1

聚合氯化铝的工艺

[复制链接]
鲜花(0) 鸡蛋(0)
发表于 2009-11-16 07:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
老杨团队,追求完美;客户至上,服务到位!
潘碌亭,束玉保,王键,吴蕾
7 @, {# P4 D8 {# w! z0 _( z(同济大学污染控制与资源化国家重点实验室,上海200092)6 |  O% d/ ]# v0 ]
在斜管填料领域中,絮凝法净化水是最古老的固
, K; ~% s$ r! U6 a' r2 v液分离方法之一,由于其适用性广、工艺简单、处
5 G9 T+ e2 i8 I! \: u: {( n0 j理成本低等特点,絮凝法目前仍广泛应用于饮用* A3 P7 ]* T# d+ C, ]' t
水、生活污水和工业废斜管填料中。; V  v9 m- F5 i+ f  B
聚合氯化铝(PAC)是一种优良的无机高分子絮
, {& u' `/ }! J' D5 u8 g$ \9 w) B凝剂.它首先在日本研制成功并与20世纪60年代0 p6 w0 F9 Q7 _$ ~. Q% R
投入工业化生产,是目前技术最为成熟,市场销量; _+ N- |8 s* A: F4 m" c6 Q
最大的聚合氯化铝。PAC使用时具有絮体形成快、沉
9 T# K! A7 B5 f( o淀性能好,水中碱度消耗少,特别是对水温、pH
" ]' i8 y! O, D; P. ^值、浊度和有机物含量变化适应性强等优点。我国! D; X. h, x" m$ G
从上世纪70年代开始,铝盐,已对聚合氯化铝进行了研: ]" {' V6 s0 Y) r* B
发,近年来随着实验室研究的深入,工业生产得到
+ O: d" r/ V, ?( Y9 S, u+ L+ |8 a( Q3 W了快速的发展。本文从PAC生产的不同原料的角
2 h" @( x5 a4 y- S. Y& N度.对目前我国聚合氯化铝的生产技术进行了论述
7 g1 e7 t) C) I% k! c和探讨
4 Z) K& X5 Y8 R1 聚合氯化铝的制备技术) B$ G8 O- w# M# v
1.1 以铝屑、铝灰及铝渣为原料5 U* `  I5 y) l% r3 u
1.1.1 酸溶一步法' G: [8 l! p, I/ B/ x
将盐酸、水按一定比例投加于一定量铝灰中,& u' q3 u, _9 s% `1 J
在一定温度下充分反应,并经过若干小时熟化后.
) M: \" ~- y6 O! t* S放出上层液体即得聚合氯化铝液体产品。铝反应为; H. e7 k& `* f2 z# [: b& D  D' O
放热反应,如果控制好反应条件如盐酸浓度和量," X1 W- Q8 O% I0 y, ^; ?. i. Z
水量及投加速度和顺序,就可以充分利用铝反应放  I. G! R- Z$ V
出的热量,使反应降低对外加热量的依赖度,甚至+ p+ y4 F' O9 ^" U! l& \2 G8 c
不需外加热源而通过自热进行反应,控制其盐基度: V* o4 ^% r: M. L, I$ U& j
至合格。该法具有反应速度快,投资设备少,工艺
5 ]4 Q) Z+ S# B简单,操作方便等特点,产品盐基度和氧化铝含量2 o) P8 O3 D7 q' V; e" _
较高,因而该法在国内被普遍采用。但此工艺对设
6 f- w& n8 U7 c: A) _! I" U/ R/ ]备腐蚀较严重,生产出的产品杂质较多,特别是重/ I$ R& I: e0 v0 D4 n
金属含量容易超标,产品质量不稳定。阮复昌等?# d( a+ p, ]  C" o* ?
利用电解铝粉、分析纯盐酸为原料,在实验室制备% C4 o7 c7 [2 W" R  r* _+ Q
出了超纯的聚合氯化铝,据称可用于实验室制备聚+ S* `& {$ m9 \6 n; \4 S
合氯化铝标准溶液。5 ~7 v/ p# n4 r8 p! Q3 @+ c
1.1.2 碱溶法
  A9 r) _# f5 q- u: X先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液,再
5 H8 R+ K  l0 |# N% d, y6 S用盐酸调pH值,制得聚合氯化铝溶液。这种方法/ Q3 h! u: M" X
的制得的产品外观较好,水不溶物较少,但氯化钠
+ S2 W) S  U4 |- E- V. d含量高,原材料消耗高,溶液氧化铝含量低,工业
' M+ a/ w5 }# `& i% N/ ?化生产成本较大: C- u! X( b2 m% A+ `. b0 J
1.1.3 中和法3 S+ K0 v5 b( V9 q" w5 I, G. h: P, `
该法是先用盐酸和氢氧化钠与铝灰反应.分别
; o1 w6 N( D% o  G- l$ n制得氯化铝和铝酸钠,再把两种溶液混合中和.即
: X/ ^- G4 |  i  X9 i( c制得聚合氯化铝液体。用此方法生产出的产品不溶
# }: k' V; T' L# w( _1 k物杂质较少,但成本较高。刘春涛等l2 先用盐酸与- c- A3 H, T$ X% `9 Y8 R
铝箔反应,再把得到的氯化铝分为两部分,一部分6 o( ?3 P, j1 C2 G/ [1 x
用氨水调节pH值至6~6.5.得到氢氧化铝后.再
! w% M3 {) e: _! C0 N把另一部分氯化铝加入到氢氧化铝中使其反应.得
0 b) |, _8 ~+ j/ c. x到聚合氯化铝液体产品,干燥后得到固体产品,据5 @; I! V1 c3 ^& @1 J( ?/ E
称产品的铝含量和盐基度等指标都很高。/ f# B; ?7 X+ v& P# d
1.1.4 原电池法
+ v/ m6 p$ b' m+ ]& D8 N( [该工艺是铝灰酸溶一步法的改进工艺,根据电
9 J3 b9 ~( B, I! v7 v1 ]7 h+ u化学原理.金属铝与盐酸反应可组成原电池,在圆$ `* M5 M* f) \; [. h
桶形反应室的底部置人用铜或不锈钢等制成的金属! e7 S0 _% S3 T$ A* x
筛网作为阴极,倒人的铝屑作为阳极,加入盐酸进
7 Z) m/ n# H; b1 W' i7 g行反应,最终制得PAC。该工艺可利用反应中产, L5 |4 Y5 |! {* F
生的气泡上浮作用使溶液定向运动,取代机械搅; v0 Q9 V5 R5 `8 Y
拌,大大节约能耗 ]。  F& u0 h' ?# C; [' A
1.2 以氢氧化铝为原料  k/ t# o  H* h* ^% A1 |
将氢氧化铝与盐酸和水按一定比例,在合适的# f, q9 n+ r3 k5 W2 @! ~9 c/ V0 t
温度和压强下反应,熟化后制得聚合氯化铝产品。
6 Y, O" z* z2 [: H: g3 K4 O0 u该法生产工艺简单,在上世纪80年代是国内外普9 `' e7 B' @) G% b( H1 Y4 I! i
遍采用的一种工艺。由于氢氧化铝酸溶性较差,故: C& C# j8 D6 E; C# F
酸溶过程需加温加压。但此法生产出的产品盐基度* n, F4 Y* y- @% E
不高,通常在30% ~50% 范围内,国内已有很多5 |7 U: F- A; L6 h# V( l
提高盐基度的研究, 如投加铝屑、铝酸钠、碳酸
- d- d+ T; c$ y3 w0 _% T钙、氢氧化铝凝胶和石灰等.此法生产出的产品杂( m$ F! P- q6 |! N( N
质较少.但以氢氧化铝为原料生产成本较高,制# J: y3 [! y. D
得的产品多用于饮用水。晏永祥等 采用氢氧化铝, C  ^: V" E+ ^8 H- I0 {1 \( s1 x
酸溶法.以纯铝板为除铁剂.制备出了高纯聚合氯
! x( i2 K9 W- R+ o化铝。
9 t1 D( b* f5 C  u1.3 以氯化铝为原料
+ S+ e# \+ r/ x0 b: n1 _1.3.1 沸腾热解法
6 \. o; |5 I9 ?用结晶氯化铝在一定温度下热解,使其分解出
: Z  W) H, {; x) z* v0 N氯化氢和水,再聚合变成粉状熟料,后加一定量水/ S3 X( o6 X7 }& |) p# N
搅拌,短时间可固化成树脂性产品,经干燥后得聚
0 A6 ^8 F7 P( E9 z; u合氯化铝固体产品。5 _/ O3 W* R5 h* G% d+ K
1.3.2 加碱法; O3 l1 ^$ i' t! G- }- ]
先配置一定浓度的氯化铝溶液,在一定温度下
2 S  Q& w& u, @, t. g强烈搅拌 同时缓慢滴加一定量的氢氧化铝溶液,( _. H. B+ o5 h( Q% r  ]+ A6 G  V
反应至溶液变澄清,上清液即为聚合氯化铝液体产2 P5 I$ L7 ~' p; v8 B
品。通常认为微量加碱法(极慢的加碱速度)所得产
9 C9 W& f# D! r品的Al 的质量分数可达80% 以上,赵华章等
, L) _! g5 f. D7 P( ]1 ]) M- ^0 T0 L$ D通过提高温度等手段制得了总铝浓度为0.59 mol/
" A  X2 B( C4 L3 @: mL,Al 的质量分数达80.7% 的产品。但国外有报
' C* I6 t/ i; s. z" J6 ?道指出在铝浓度很低的情况下,缓慢加碱得不到" J8 t- x) W5 F3 _7 y
Al 反而在90 c【=下通过快速加碱可得到Al 的质
+ _' }& U, H0 H. S  x8 D+ N2 E量分数为100% 的PAC溶液 ,于月华等 用逐
7 H3 g# n0 \3 Z. R4 R8 s滴加碱法制得聚合氯化铝,制得的产品据称Al 含‘: H+ _1 z. ?4 r' r& x* i
量也不高。
4 S+ B# C: ?$ V: a4 L! }' A1.3.3 电解法! f  s5 _# H$ [& |" r+ i7 t
该法中科院研究较多,通常以铝板为阳极,以
- _- Y. U; R6 G* [不锈钢为阴极,氯化铝为电解液,通以直流电,在. ~8 R8 p' l* b& u1 t
低压、高电流的条件下,制得聚合氯化铝。曲久辉9 J' P! h/ H9 c# \7 {; o: j
等 10]利用此法制得了碱化度高、Al 含量高的聚合3 W- S0 M$ I8 C, i- _0 _
氯化铝产品。也有学者对此装置进行了改进,如何4 g$ J8 K$ t9 J( ]  w( H# x
锡辉等? 用对氢过电位更低的金属铜作阴极.且6 ^& i" T: @4 \0 W+ B( d
可提高耐腐蚀性和导电性。罗亚田等_l2 用特制的
  t1 F& V. x0 Q, a' p5 p4 h7 X倒极电源装置合成聚合氯化铝,据称可以减少电解7 M9 h+ _2 k+ T: |: L- L2 C
过程中的极化现象。2 g) ]/ Y& `1 \# M. r
1.3.4 电渗析法  A+ v8 Y5 w% m9 L8 h: }
路光杰等l13 对此作了研究,以氯化铝为电解
& P, Y- E, W$ |/ z液,以石墨(或钛钌网)等惰性电极为阳极,多孑L铁
1 e: \* i" e: F$ c" p板(或铂片)为阴极,以两张阴离子交换膜构成反应
) y+ X7 \+ Q: g/ b室,通以直流电,反应后得到聚合氯化铝产品。$ D$ S& A" y  k
1.3.5 膜法6 p, u% z0 E8 i1 |
该法把碱液放在膜的一侧,膜的另一侧放置氯8 ^) W% W) H& c, u/ b
化铝溶液,利用膜表面的微孔作为分布器,使碱液& f& j3 c( U( g" {
通过微孑L微量地加入到氯化铝溶液中去.从而制得2 D- j0 Q4 T4 t. m) C( A9 J) c& ?
Al 含量高的聚合氯化铝。彭跃莲等ll4’利用超滤膜+ I# F: [& P$ T! b6 v3 P. m
制得的聚合氯化铝产品Al 的质量分数可达79.6%
  Y' @: Y/ Z% s以上.张健等_l5]利用中空纤维膜制得的聚合氯化) `  C# M% Q& Q1 \# `& H
铝产品中的Al 的质量分数据称可达90.18%。
0 s2 j0 x& S$ |2 v: I- G0 `9 X1.4 以含铝矿物为原料
. b/ u5 L4 h1 v& l! C- x, T1.4.1 铝土矿、高岭土、明矾石、霞石等矿物
. T- s' m3 ?9 H1 D* J铝土矿是一种含铝水合物的土状矿物,其中主
( o! c8 t/ }. o$ D6 H/ k6 Q: Z要矿物有三水铝石、~ 水软铝石、一水硬铝石或这4 l: d$ J- N: V' Q' W
几种矿物的混合物,铝土矿中AI O 的质量分数一
# G1 @5 `: h  ], {6 a般在40% ~80% 之间,主要杂质有硅、铁、钛等
( i# E# z. J" P  P. u3 n的氧化物。高岭土铝的质量分数在40% 左右,其
, I3 Z) b) B. H7 V3 u分布较广,蕴藏丰富,主要成分是三氧化二铝和二1 v# j; E; W! m9 w
氧化硅。明矾石是硫酸复盐矿物,在我国资源较为# i5 n9 |" P& A4 P9 x% Z
丰富,明矾石在提取氯化物、硫酸、钾盐的同时,
( |3 @: o! f) D( z/ E, \3 R7 e可制得聚合氯化铝,是一种利用价值较高的矿物。
. w  T: Q. Q+ _  S( d' l霞石铝的质量分数在30% 左右,若用烧结法制聚6 ^  o5 `4 J  v6 s% u* v
氯化铝,同时可得副产品纯碱或钾盐。这些矿物
& U* @% R0 ?) |; L: C" W( L一般采用酸溶法和碱溶法来制备聚合氯化铝_I6]。
# T6 l( _: Y# s: s$ Z7 M: q酸溶法适用于除一水硬铝矿外的大多数矿物。2 {6 A% {) n/ _! o6 W
生产工艺是:① 矿物破碎。为使液固相反应有较
- T; n& G6 |6 `! H+ {. y1 k大的接触面,使氧化铝尽量溶出,同时又考虑到残
3 o: v9 {; a4 T4 p+ I渣分离难度问题.通常将矿石加工到40~60目的
6 w% H; x! H. y- V- C; A粉末。② 矿粉焙烧。为提高氧化铝的溶出率,需3 ]9 [  A8 s' }9 w9 P, D
对矿粉进行焙烧.最佳焙烧时间和焙烧温度与矿石
$ r, h! Y% T) u/ C) {种类和性质有关,通常在600~800 cC之间。③ 酸: B6 F+ Q7 L2 S3 o
溶。通常加入的盐酸浓度越高,氧化铝溶出率越4 D9 x+ V/ ?: h. [7 @
高,但考虑到盐酸挥发问题,通常选用质量分数为  U  l; h9 ^4 R0 E8 ]9 }$ O- |( T
20% 左右的盐酸。调整盐基度熟化后即得到聚合
2 K9 x3 g4 }% E氯化铝产品。胡俊虎等[171以煤系高岭土为原料,
& ^* X1 U; X/ h( Y7 L2 E, q/ t0 R# Z1 C氧化钙为助溶剂,酸浸一步合成制得聚合氯化铝4 q( m  E! c; G& r
铁.干燥后固体产品测得氧化铝的质量分数大于
7 t& S; j/ o6 b30% 。" E& V; ~3 A6 j8 a4 H* I8 H+ U
一水硬铝石或其它难溶于酸的矿石,可用碱法+ p1 v0 D5 ?4 t+ {4 J
制备聚合氯化铝。生产工艺前两步与酸法一样,都! i1 j/ K6 S' R3 Z" `- t
需破碎和焙烧,后用碱溶,用碳酸钠或氢氧化钠或+ B4 v$ v9 F1 K/ U
其它碱与矿粉液反应,制得铝酸钠,再用碳酸氢钠
% r+ e  P4 H4 |2 Q7 R& i和盐酸调节,制得聚合氯化铝。碱法投资大,设备: Q5 W6 w. z7 o* o
复杂,成本高,一般使用较少。* \4 O) F2 f3 b  z% @. Q* s
1.4.2 煤矸石
5 P- m0 a9 C' E: M5 B9 ~& Q煤矸石是洗煤和选煤过程中排出的固体废弃
, E6 m% U0 q, y1 N物.随着煤炭工业的发展.煤矸石的产量日益剧
0 m3 \1 x6 J, B( J6 v5 B9 b增,而废弃煤矸石容易污染环境。以煤矸石为原
  E7 }9 r, O4 Y料生产聚合氯化铝,不仅解决了其污染问题,而
1 c, ^0 |; Q! f$ Z* r& a- L且还使其有了使用价值。煤矸石一般含有质量分
; F% R  J2 D% {* Z3 j7 m数为l6% ~36% 的AI2O 2.5% ~15% 的Fe2O 和8 R2 u8 _2 E% q2 _
5l% ~65% 的SiO ,利用煤矸石为原料可制得聚合2 m; ?& _: ^& `: |/ }$ Q3 R$ y
氯化铝或聚合氯化铝铁, 自上世纪60年代以来,
' a( Z0 t6 J* a3 e4 J( z已经投入工业化生产。常用的生产工艺是:煤矸石, M- V) B6 ^; c% p
经破碎和焙烧。在一定温度下加入盐酸反应若干小
7 F) Y# }- ?6 l6 S' p  r# E时后.可加入聚丙烯酰胺进行渣液分离,渣经适当- F/ y$ M6 }# s
处理后可作为制水泥原料,母液经浓缩结晶可制得1 t& r$ p2 Z$ N( u
结晶三氯化铝。这时可用沸腾热分解制得聚合氯化
' M# J5 q9 P% U  I* ]! o" T铝,也可采用直接加入一定浓度的氢氧化钠调节盐
/ @; {$ q7 ?, S+ q/ `基度制得聚合氯化铝。马艳然等『l。 利用煤矸石为9 c2 K  G3 i- g
原料制备出了符合国家标准的聚合氯化铝产品。$ F; E$ |8 e4 q0 V
1.4.3 铝酸钙矿粉
. h" z! _  \6 u) c: m) K6 h7 M! V. Y铝酸钙粉由铝土矿、碳酸钙和其它配料经高温. s: I* y3 o( ?8 b5 P
煅烧,冷却后磨粉而得。按制作聚合氯化铝方法的3 e) a+ u2 c4 f0 c% F1 }
不同,分为碱溶法、酸溶法和两步法。- A: j0 \# F" `, `# C
(1)碱溶法
" v8 T( o" e$ j2 C+ I! k用铝酸钙矿粉与纯碱溶液反应得到偏铝酸钠溶
  O& s9 e/ X8 p+ C, C" A7 f液,反应温度为100~ll0 cC,反应4 h左右。后
* q: C0 T& z' T7 h9 l在偏铝酸钠溶液中通人二氧化碳气体,当溶液pH+ m9 Q4 K" q+ B
值为6~8时。形成大量氢氧化铝凝胶,这时停止9 H1 m! n4 t, F. K
反应.这一过程反应温度不要超过40 cC,否则会( G" ]: g/ e' W; ~* ?# z% A" R
形成老化的难溶胶体。最后在所生成的氢氧化铝中7 J) d% L- K& k' w" O( Y7 y  d! l
加入适量的盐酸加热溶解,得到无色、透明、黏稠
, [1 g1 T  N6 u7 `3 k2 I; t. F" ^状的液体聚合氯化铝,干燥后得到固体聚合氯化1 B4 C3 |3 m; i
铝。此法生产出的产品重金属含量低,纯度高,但
0 z: B* {. e9 G* }* J生产成本较高[19]。# a. {" h! K$ y; X
(2)酸溶法) [+ T0 s$ J2 Q2 Y" G
把铝酸钙粉直接与盐酸反应,调整完盐基度并
. \" w% z& Z& ?' J熟化后即得到聚合氯化铝液体产品。该法工艺简
) W$ E# J; d* B: J2 `$ E& S9 b; E* [单,投资少,操作方便,生产成本低,但产品的不: t: e1 {: D0 u4 L
溶物,重金属含量较高,固体产品氧化铝含量通常
$ _" {: M& D3 S; r. Z% o! V不高.质量分数约为28% 左右,产品外观较差,
' l; }5 P& \# R. [铁离子含量高。郑怀礼等 用酸溶法制备了聚合$ Z$ \1 x% f& G3 Z+ A' z( O5 P
氯化铝铁; W9 T/ Y7 R! `0 [4 P
(3)两步法
0 ]! Z. b1 t& ?, b4 F3 @这种生产方法一般采用酸溶两步法的生产工
: Q) Y9 U* U/ G8 _8 E  u艺,在常压和一定温度下,第一步加较高的盐酸量
1 s' ^6 X. Q* J! P8 b6 @& [" X% A5 X比到铝土矿粉中,使氧化铝尽可能溶出,第二步是* c% w; D" a+ \9 @+ f/ ~
把第一步反应的上清液与新加入的铝酸钙粉反应。. f  E7 H- s% O1 s) J
这一步既有氧化铝溶出,又可以调节盐基度。通常
) x( u- y3 ?8 P) k: R) y& Y第一步的氧化铝能溶出80% 以上,第二步的氧化3 R1 [* i1 e' Z  g6 D# D
铝溶出率在50% 以下,故第二段沉淀矿渣一般回
% ~  P! ^( b+ m; A7 K; P& f流到第一步反应中去。董申伟等 用铝土矿和铝
$ R7 G4 w# H; o7 i酸钙粉为原料,采用酸溶两步法工艺,制得了氧化
2 C# h  f3 m( l7 E铝的质量分数为10.11%.盐基度为85% 的液体聚
& ?' k) |; u% f9 n: o7 [, U合氯化铝产品。6 H0 o. @% s6 @6 w& Y7 |
1.5 以粉煤灰为原料! T2 E. u& |; ^( d* ~
粉煤灰是火力发电厂水力除灰系统排放的固体
7 `& p& I" ^) [8 L! N废弃物。由于粉煤灰中约90% 三氧化铝呈玻璃态.. W; @! B% L3 W1 K
活性不高。酸溶很难直接把三氧化铝溶解。以往通
( l6 O  U* U6 j: l! R- R8 L& a% f常采用碱石灰法。但设备投资大,对设备腐绌性
6 w9 k; x- v5 k' S$ o: Z) t高,能耗大且需大量纯碱,实际生产意义不大。有# i  E5 m, e4 m4 z% {
人用KF、NH4F等作为助溶剂打开硅铝键,再用酸
* B  V! Y5 b3 V: L* f( r溶,以提高氧化铝溶出率.酸溶后得到氯化铝,再
: n+ e( l/ i: @/ c/ B( W; N1 r用热解法或用氢氧化钠调节盐基度。陆胜等 用3 L  ]" V5 g4 ?" x0 a6 B
粉煤灰为原料,NH F为助溶剂,制得了聚合氯化
: s% p1 f7 @# u7 J9 E- u铝产品,据称能耗低。& h+ n1 v9 W1 d+ N0 Y% L9 B5 A
2 国内聚合氯化铝制作过程中存在的难点问题及8 v; P- p3 r5 O% j* j
解决建议
7 d) s. t8 I. [8 K; Q我国对聚合氯化铝研究较晚,但发展迅速,随
. A+ f9 \. ?/ m  {/ s/ `  i着聚合氯化铝的广泛应用,对其研究也需深化。国
3 G1 U: |) w+ t: q' R. S7 Y0 q" h( J内虽对聚合氯化铝中铝离子水解形态研究了多年,
/ s1 W5 H; F' g: s6 Q但仍未取得一致共识,汤鸿霄等学者认为A1 为最: v2 Z$ `" D/ L. A
佳组分。其含量越高。絮凝效果越好。但也有学者3 \' m% K  p7 z; l# |* d1 d0 V3 ?
认为A1 并不是决定混凝效果的首要因素 引,这方
8 I1 [$ H  @5 m" ^3 ?5 b面是近几年的研究热点。也是难点, 需进一步研
" D* t) M/ ]" [% q究;由于聚合氯化铝确切形态复杂,目前用盐基度
* P" u$ S1 R& A: ]反映其聚合程度和絮凝效果,而没有考虑钙、铁、$ x3 E9 T; f! t: O; d% ?0 q
硅等离子参与聚合对盐基度计算的影响,而上述离
' i6 m* Y) ?8 Y子一般对絮凝效果有着促进作用,这些难点都需深5 u4 Z7 \3 K7 J% r
入研究。国内PAC_T业在产品制备中,主要存在
: n( K: ?2 R4 c! G$ K; z8 t: E以下难点问题
/ c, G! P/ Y- R+ L6 u& X1 b2.1 产品纯度问题6 _3 c" x8 L3 g* R$ B( {# @4 v, \* I
氧化铝含量是聚合氯化铝产品的重要指标。通
( n% R" J! w1 O2 s9 Q5 L常认为其含量越高、纯度越高,说明品质愈好,我# o/ j* L9 E6 _; Z
国聚合氯化铝行业中,除少数企业能生产部分系列
- P( e  E# B. B! l( T  E1 c产品及专用产品外。大多数企业都是以铝土矿、铝& p1 Z9 G7 g+ i" n0 c2 n
酸钙和副产盐酸生产单一的低品质聚合氯化铝产' L; j/ L2 S: a5 T" e
品,生产规模小.技术含量低,产品有效成分氧化
9 x# G9 G# E# d铝含量低、杂质多,而高效、廉价的复合型聚合铝
2 H; r( X) L  R; Q) h! P盐和高纯度聚合氯化铝产品很少,满足不了市场需
& l) B8 G0 g: V9 `求,特别是满足不了造纸工业对高纯度聚合氯化铝* ^( B% v% ~& m8 [
产品的需要。这方面既是难点,也是研究热点之
  N/ |4 l9 u% \! S2 s6 c1 c0 Q5 C6 z( Q1 M
。因此,企业应该避免短期投资行为,应积极推9 H, {* j: r; R, A
广新工艺技术,提高生产技术水平,同时需加大新/ m0 l5 V: |; \6 p: h
产品开发力度。2 z% ?: s* u, |: H( o
2.2 不溶物的问题
3 ]; l5 o- t/ O, ^* M国家标准对市售聚合氯化铝的不溶物含量作了
4 f1 }+ F4 E5 {4 U2 \明确规定。因国内企业一般选用矿物作为原料,而
6 C1 O4 f0 m1 n) j& X矿物等原材料一般成分复杂,并需经过破碎等加: I  Y; a, c4 _- T3 i" O  Z
成粉末。且粉末越细,氧化铝溶出率越高。但是相
3 [7 R1 U( D! Q- [/ f应不溶物等杂质也就越难沉淀。因此如何有效降低
  x+ y9 ^; |/ K2 D; X, ]不溶物是聚合氯化铝生产急需解决的难点问题。解& o3 v1 H3 s- ^
决方案除合理DI1.T.矿物和选择丁艺外,固液分离效7 D. u2 N1 o7 l  F& f/ ^
果与不溶物含量有直接联系,合理的分离方法选择& H( V$ K! o+ M) K  g8 C
也是重要的环节之一,常用固液分离方法有:①, M. b' N. W4 K
自然沉淀法。但通常需要时间长,不适用占地面积# v( f, k% Q4 h2 R6 ^
小的厂家。② 板框压滤机压滤,但投资大,能耗
# U" ]$ g. T* `8 E高。③ 投加聚丙烯酰胺助凝剂,控制好投加量,8 H* }6 |8 m5 V$ ~; m2 F9 w
通常会取得较好的效果。3 H# O+ x& h, T1 Z) M; n% @
2.3 盐基度问题9 W/ W) z$ g" Y" L
盐基度越高通常产品的絮凝作用越好。一般可/ X, N  @& h5 T! t
在低盐基度产品中投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、碳
" G" \" K( u& s4 T5 b酸铝、氢氧化钠凝胶、石灰等来提高盐基度。若考7 V5 w) `5 E! A5 |0 j
虑到不引入重金属和其它杂质。一般采用加铝屑和5 v/ v+ l& P' w
铝酸钠的方法。但成本要高于铝酸钙和铝灰, 目前
3 @, \8 S* ?# e& R5 `: @# f& Y国内较多企业采用铝酸钙调整盐基度。8 u6 G: E" M+ a% P/ S2 \2 ~' o+ ?
2.4 重金属等有害离子的去除问题% G  q# \' V) j" G
某些原料中重金属等有害离子含量很高。可以
% l' J+ ]; O+ ^; j& r/ i0 R) L5 V在酸溶过程中加入硫化钠、硫化钙等硫化物.使有
8 x2 G, n, P3 ~0 l* ]' ~' t% ~害离子生成硫化物沉淀而去除;也可以考虑用铝屑
0 R' m; T: g0 a, o1 e. Z2 o置换和活性炭吸附的方法去除重金属等有害离子。( ^1 i+ v# y& b/ v" K3 |$ @
2.5 盐酸投加量问题
! D* a1 X& ^- s. `- U7 u2 m" J& b制备聚合氯化铝方法很多,但实现一定规模工' r6 N) U5 L" h9 s" y8 Q
业化生产的是酸溶法和碱溶法,其中由于生产成: a. p  w3 k1 T- v% d8 U
本、氧化铝溶出率等问题。酸溶法实际应用较碱溶7 o5 A' L+ N4 K. @' I$ J: [; w6 L
法多,而酸溶涉及到盐酸浓度、盐酸投加量等问
' Z7 g% e& V% ~3 ^' W" a1 ~- Z) j题。盐酸浓度越高,氧化铝溶出率越大,但盐酸挥# }  d+ O8 V1 H3 q5 Q8 H4 z
发也就越厉害,故要合理配置盐酸浓度。质量分数! h% P. T0 d& i& O6 P! N
通常为20% 左右;盐酸投加量少,氧化铝溶出率
5 h. e5 A0 L+ o* s0 l. b低.而投加量大时.制备出的聚合氯化铝盐基度
# B$ ]/ z+ [. h$ j9 Z0 ?* Y低、腐蚀性强。运输困难,故需合理投加盐酸量。
1 a9 `( ^+ f. g2 w: y' O3 结语与展望4 Z& @9 I: a% {' Y9 n& s$ G( y
聚合氯化铝在国内外是发展较快的精细化工产* c% j, l1 a: G+ ~% ?
品.在斜管填料中是一种高效的聚合氯化铝,其研发对水; d  ~8 p- d: w, R0 ^
处理及精细化工具有重要意义。目前在产品开发上
. l( _3 R2 Q3 N8 }- d! d3 a有两个方向.一是开发新材料制备聚合氯化铝3 z/ c% G/ z' ?( B% a5 B
品,以铝屑、铝灰及铝渣等原料制备聚合氯化铝产
0 W( p9 v! b% n' Q2 q0 }) _品,工艺较为简单,早期发展较为迅速,但近年来
1 b$ Y- @% |$ k; u) w) h& B7 j由于含铝屑、铝灰等含铝材料的价格上涨,以及利
7 V! Q2 m' a/ k, X+ W& ]用其生产其它具有更高价值的含铝产品的出现,用/ |# |, ]+ a% P  v; T3 q) k& z
此原料生产聚合氯化铝已日益减少。以氢氧化铝、8 H/ L. R! f  B6 ^- C& t
氯化铝为原料生产成本太高,故目前国内一般采用
! D: R2 M9 y6 ^5 {* v9 w含铝矿物为原料制备聚合氯化铝。近年来利用工业
# a* K2 Z6 [; a% H" e% _  e- O生产的废弃物(粉煤灰、煤矸石)作为原材料的研究( X' ?% O1 a( P5 h+ E9 t4 ~; G
应引起足够重视.利用工业废弃物作为原料来生产
1 v, c& h  R+ ^$ f: B; k聚合氯化铝既节省材料费,又能使废物循环利用,5 Z8 q, V. V9 |  m2 R/ R* z
是非常有市场应用前景的研究领域 另外一个方向/ A6 V( |  L7 o' h
是聚合氯化铝与无机或有机高分子聚合氯化铝复合或复
- [7 J' _$ w: Q% k! H* |3 ?配应用的研究,复合或复配药剂可以弥补单一絮凝0 u8 Q% [  B1 Y+ V& M
剂的不足,兼具了各自单一聚合氯化铝的优点,适应范
; [. }8 P) t7 c+ E0 I: z% @围广,还能提高有机物的去除率,降低残留金属离
3 R* A: H# `6 N" k5 E% i子浓度,能明显提高絮凝效果。此外, 目前国内/ E& B8 {, j/ s+ o$ D% G+ p
PAC的生产工艺多为间歇生产,污染严重,原料% }+ A. _6 g) V2 Q
利用率低,产品质量不稳定,开发高效连续化生产* }  S% Q: N& h2 A
工艺,必将成为今后工业生产研究的热点
. ]$ n+ u7 t. S+ m8 j参考文献:% M2 Z9 F/ e+ P4 ~3 k
[1]阮复昌,郑复昌, 范娟.一种超纯聚合氯化铝的制备及其DH
6 ~0 v; n* V' i0 n1 k& M值与盐基度的相关性研究[J].化学反应工程与工艺,2006,
5 l' G) t3 i5 J8 w  O: x% t16(1):38—41.
: K# a9 v1 S- ~6 `+ z: @: _[2]刘春涛,马荣华,李莉.废弃铝箔制备高效锰砂净水 石英砂净水剂及其应用
4 k4 k; Q/ r, A0 M7 V+ e( |[J].斜管填料技术,2002,28(6):350—351.
, [" {5 m. e* ]% d' H[3]李凡修,陈武.聚合氯化铝制备技术的研究现状和进展[J].工
7 }2 [9 c0 N" B# v业斜管填料,2003。23(3):5—8.6 V. X( Z+ c6 L" T! r1 A
[4]晏永祥,陈夫山,栾兆坤.高纯聚合氯化铝的制备及其影响因6 x. @6 M, C5 }" Z. @" T
素[J].工业斜管填料,2007,27(2):57—59.! L$ t! _; l+ `, j' [8 \& \! o( B
[5]赵华章,彭凤仙,栾兆坤,等.微量加碱法合成聚合氯化铝的
% R  ?" o& f. S7 z6 Y1 n( Y; k改进及All3形成机理[J].环境化学,2004,23(2):202—207.- O: i1 V9 Y# H4 L
[6]Akitt J W ,Elde~J M.Muhinuclear magnetic resonance studies of
. X# ?( Z8 p- X6 y  x3 B( vthe hydrolysis of aluminium(Ⅲ )[J]. Chem Soc Dalton Trans,6 ~+ |9 Z) T- D" l
1988,19(6):1347—1355.
: y- ^* n( v6 W5 e" A" M[7]Kloprogge J T,Seykens D,Jansen J B H,et o1.Nuclear magnetic0 X) D7 G  _; _- j- w, K
resonance study on the optimalization of the development of the A113( \4 @7 K1 n8 k, P
polymer[J].Journal of Non-Crystalline Solids,1992,142(2):; k# g2 _: E, r& v
94—102.
$ a! ^; P. }# L: t' b[8]Bertsch P M.Conditions for A1l3 polymer formation in partially neutralized( i9 p6 M' K* U; Q$ P" a, \
Aluminum solutions[J].Soil Sci SOC Am,1987,51(6):  Y- W3 I( ]3 _
825—828.
9 P" Z  g+ m0 w[9]于月华,柳松,黄冬根.聚合氯化铝的制备与分析研究[J].无
$ z, H4 L: n+ W5 f. O8 N机盐工业,2o06,38(1):35—37.
: P3 @$ Q: w: v/ _[1O]曲久辉,刘会娟,雷鹏举,等.电解法制备PAC在斜管填料中- }+ }1 z6 D; D( ^" h- c
的应用研究[J].中国给水排水,2001,17(5):l6一l9.
8 F. V, `/ H" ]  t( ][11]何锡辉,朱红涛,彭昌荣,等。电解法制备聚合氯化铝的研3 K# C! c; S' }: p# \# n  L
究[J]. 四川大学学报(自然科学版),2006,43(5): 1088一8 E: @" h8 m' V( j! A
l092.& n; w) R! i/ ^$ r
[12]罗亚田,皮科武,钟春妮,等.倒极电解法合成聚合氯化铝4 _5 y* R9 g  B
聚合氯化铝[J].化工环保,2004,24(2):145—147.% F% W9 u; P0 S0 |; t
[13]路光杰, 曲久辉,汤鸿霄.电渗析法合成高效聚合氯化铝的3 s& u* Z& P0 s+ t/ |9 c$ E. ~
研究[J].中国环境科学,2000,20(3):250—253.
8 u* N; ]1 m- |" m! K+ W[14]彭跃莲,刘忠洲.超滤膜的一种新用途— — 制备聚合氯化铝
2 ~7 c" k" h5 }1 g8 J1 g# b8 |聚合氯化铝[J].膜科学与技术,2001,21(3):37—41.' F( }) A' {, E8 g4 ?  _# L
[15]张健,贺高红,李祥村,等.中空纤维膜法制备聚合氯化铝
" x' Y" [6 J3 z" o  |* R( [8 d. V的研究[J].化学工程,2007,35(3):71—74.4 ^( ?. q) T) _& k$ P
[16]常青.斜管填料絮凝学[M]. 北京:化学工业出版社,2003.
, j# M, \: d  p$ t' K4 d9 I9 K$ C77-78.; p! r! t$ ?' O+ e
[17]胡俊虎,刘喜元,李晓宏,等.复合型聚合氯化铝聚合氯化铝铁
. K0 L+ Q9 m: ~  x& W$ ~(PACF)的合成及其应用[J].环境化学,2007,26(1):35—38.
6 K1 N9 [: @5 v7 c' `% M+ B[18]马艳然,于伯渠,鲁秀国.从煤矸石中制备聚合氯化铝及其
) [* B6 a" I0 x4 P) T6 T5 o应用[J].化学世界,2004,(2):63—65.
9 ^) d9 J5 k3 x" X9 X[19]李风亭,张善发,赵艳.聚合氯化铝与聚合氯化铝[M].北京:化学工
: U  M5 H1 |& t业出版社.2o05.45—46.
, n- ?+ O0 c8 Q' ^+ I% Z  }[2O]郑怀礼,张海彦, 刘克万,等.用于市政废水除磷的聚合氯
' Q- q0 A' U/ ]. y! C7 _) @. J4 O铝铁聚合氯化铝研究[J].斜管填料技术,-2006,32(6):34—36.
4 _# U2 R5 y0 k. O" [[21]董申伟,李善得,李明玉,等.利用铝土矿和铝酸钙制备聚
7 x2 y( N# D6 ^合氯化铝的研究[J].无机盐工业,2005,37(12):31—33.( c5 z! ?; i1 `( n: B$ O
[22]陆胜,赵宏,解晓斌.生态处理粉煤灰制备结晶氯化铝、聚, N  y+ Q  ~" A. `9 V
合氯化铝的实验研究[J].粉煤灰,2003,10(2):10—11.- P0 c# Y- B) g8 ?" @' G9 r
[23]李凯,李润生,宁寻安,等.不同聚氯化铝系列的水解聚合
3 e' @3 M+ ^9 S4 E形态研究[J].中国给水排水,2003,19(10):55—57.
" z4 v4 z* E5 J2 i作者简介:潘碌亭(1964一),男,安徽蚌埠人,副教授,工学博士, 主要从事水污染控制技术研究与聚合氯化铝研发。
鲜花(0) 鸡蛋(0)
发表于 2010-2-2 01:23 | 显示全部楼层
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

联系我们|小黑屋|手机版|Archiver|埃德蒙顿中文网

GMT-7, 2025-11-13 15:14 , Processed in 0.073315 second(s), 11 queries , Gzip On, APC On.

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2001-2021, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表