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聚合氯化铝制备技术的研究现状和进展

时间:2021-08-18 点击:120 次 来源:本站
  

聚合氯化铝(PAC)是20世纪60年代末发展起来的一类新型高分子絮凝剂,具有优越的净水性能,与传统药剂相比,药效较高而价格低,目前正逐步取代硫酸铝而成为应用较广泛的无机絮凝剂之一。多年来,我国开展了多种原料和工艺制备的研究,建立了特色的工艺路线和生产体系,基本满足了全国用水和废水处理的发展需求。


国内生产PAC的方法有许多,目前主要以酸溶一步法、酸浸中和两步法、凝胶法、热分解法等为主。常用原料主要有单质铝(铝锭、铝灰、铝屑等各种铝加工下脚料)、含铝矿物(如铝土矿、粘土、高岭土、明矾石、煤研石等)、铝盐化合物(如三氯化铝、硫酸铝等)、粉煤灰等。

聚合氯化铝制备技术的研究现状和进展

1、PAC的生产方法


1.1 金属铝溶解法


该法所用原料主要是铝加工过程中的下脚料—铝屑、铝灰和铝渣、铝型材加工废渣等,在工艺上,该法可分为酸法、碱法、中和法三种。


酸法是将含铝原料溶解于盐酸中,经反应加水,水解过滤,除去铝渣(可循环使用),在一定温度下聚合一定时间,不断测其盐基度至合格,得液体产品。该法具有反应速度快、设备投资少、工艺简单、操作方便的优点,是我国以金属铝为原料生产PAC的主要工业化方法。但由于产品中杂质含量偏高,尤其是金属元素含量常超标,产品质量不稳定,设备腐蚀严重;同时由于原料来源较为有限,生产过程会产生大量氢气、氯化氢、水蒸气、粉尘等,控制不当易引起爆炸,可靠性较差,故多见于小规模露天生产或手工操作企业。


碱法生产由于工艺复杂、投资大、成本高,而且用碱量大,需大量盐酸中和至pH为4-5,应用受到一定限制。


中和法则综合了酸法和碱法的优点,其主要机理:铝原料与盐酸反应后,通过铝酸钠调节盐基度,浓缩、除盐得产品PAC。中和法的关键在于合成PAC时,铝酸钠和AlCl3溶液之间的配比需要严格控制。


鉴于铝灰中含有较多的有害杂质,其生产的PAC用于饮用水的净化会危害人体健康,国家建委1991年已提出不允许使用有害杂质的铝灰生产用于给水处理的净水剂。


1.2 铝盐化合物生产法


铝盐化合物AlCl3、Al2(SO4)3等可采用强碱直接碱化,使铝盐水解和聚合制得PAC。该法的关键是铝盐的充分水解,为此可向铝盐溶液不断滴加稀碱溶液,并充分搅拌以避免局部碱过量而产生氢氧化铝沉淀。


以AlCl3为原料制备PAC工艺简单,在强烈搅拌下,缓慢滴加NaOH溶液,直至达到要求的盐基度,即得产品PAC。


以硫酸铝和氯化铝为原料生产PAC,则采用硫酸盐沉淀法,在硫酸铝和三氯化铝的混合液中加入石灰、石灰石,使硫酸根离子和钙生成难溶的硫酸钙沉淀,从混合液中分离,使铝氯物质的量比增加,从而得到一定盐基度的PAC。


若以结晶氯化铝为原料,也可采用沸腾热解法制得固体PAC,结晶氯化铝在一定温度下热解,分解出氯化氢和水,聚合变成粉状产物,即PAC(熟料),将熟料加一定量水搅拌,在较短时间内固化成树脂性产物,经干燥、粉碎即可得固体PAC产品。


该法生产设备投资大,由于铝盐价格较昂贵,相对生产成本高,工业生产应用较少。但产品较纯,常用于化验室制备少量实验样品。


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