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聚合氯化铝的工艺

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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
) _" Z8 c/ d+ v(同济大学污染控制与资源化国家重点实验室,上海200092)! r5 \, D( z7 ^
在斜管填料领域中,絮凝法净化水是最古老的固+ O9 z+ I8 R5 ]' R8 o
液分离方法之一,由于其适用性广、工艺简单、处( ]* T, b  T. ^4 z& i
理成本低等特点,絮凝法目前仍广泛应用于饮用
6 B' g( ^) v  q水、生活污水和工业废斜管填料中。
# k4 r$ W+ L  ?& \" `0 W聚合氯化铝(PAC)是一种优良的无机高分子絮
0 W4 g- h$ f' d/ E) [" ?1 Y5 [凝剂.它首先在日本研制成功并与20世纪60年代
  Z' J; r/ f  w投入工业化生产,是目前技术最为成熟,市场销量7 |+ k0 l% O. P+ |
最大的聚合氯化铝。PAC使用时具有絮体形成快、沉2 c) W% |7 x4 i" ~, Z0 X7 O8 p2 p
淀性能好,水中碱度消耗少,特别是对水温、pH
" q7 C+ B! F8 h8 m5 ^( m0 {值、浊度和有机物含量变化适应性强等优点。我国, Q0 S6 n5 Y, r3 G4 @
从上世纪70年代开始,铝盐,已对聚合氯化铝进行了研; t. L$ [" a3 \9 L/ G7 V, w; ]9 c) z
发,近年来随着实验室研究的深入,工业生产得到
$ U# k! |4 }7 [8 J8 B& C% ^* A7 \0 ~了快速的发展。本文从PAC生产的不同原料的角
; m1 P6 ~  p/ `* q5 u, D8 V2 v度.对目前我国聚合氯化铝的生产技术进行了论述6 t1 L: n) Q3 I
和探讨
  X0 e( w- n' h0 z* D1 聚合氯化铝的制备技术, W- v% H- u2 Q$ J& F
1.1 以铝屑、铝灰及铝渣为原料" `4 a$ o7 p+ w6 k
1.1.1 酸溶一步法
: }9 Q7 ]' G3 \$ h+ X* [将盐酸、水按一定比例投加于一定量铝灰中,# L" e; v3 o3 B
在一定温度下充分反应,并经过若干小时熟化后.
* i7 H1 ^$ w/ J7 t. O放出上层液体即得聚合氯化铝液体产品。铝反应为" X, `9 U" l4 c- I  X
放热反应,如果控制好反应条件如盐酸浓度和量,# z, W( O% g% L3 L, j  h: c
水量及投加速度和顺序,就可以充分利用铝反应放* v. H8 L0 d- v7 @
出的热量,使反应降低对外加热量的依赖度,甚至
- E# ^- ^% v, L& Y5 h' y& S+ c9 ?% C- m不需外加热源而通过自热进行反应,控制其盐基度
2 a; Z  r$ D8 \$ p至合格。该法具有反应速度快,投资设备少,工艺
; M0 e( l& v+ h' }- T' c简单,操作方便等特点,产品盐基度和氧化铝含量
. M" l9 Y( V$ f! Y! s较高,因而该法在国内被普遍采用。但此工艺对设7 y9 B  H0 x( I: b# A5 E
备腐蚀较严重,生产出的产品杂质较多,特别是重$ z/ N/ @/ J4 X. B
金属含量容易超标,产品质量不稳定。阮复昌等?2 c3 p9 Y8 H# @# ^
利用电解铝粉、分析纯盐酸为原料,在实验室制备
6 [1 o) {. E1 O+ t# C/ `出了超纯的聚合氯化铝,据称可用于实验室制备聚
9 c8 ~6 V( n* H. h, l& @" t( z2 X* ^合氯化铝标准溶液。0 l0 C4 ~" e5 a% p
1.1.2 碱溶法' C; K0 N# t1 G% U* Q0 u" Z  |6 j  Q
先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液,再
) ^8 V; H( d1 i用盐酸调pH值,制得聚合氯化铝溶液。这种方法  p; Q& J, d3 ?: R/ T9 R1 r( z2 I
的制得的产品外观较好,水不溶物较少,但氯化钠
. v6 n; w: t/ \( f" x! D含量高,原材料消耗高,溶液氧化铝含量低,工业
( l" [6 n9 [8 v1 K/ l2 f% Y化生产成本较大& _4 M, |5 j4 O4 t6 `, o2 A
1.1.3 中和法1 w$ @4 f$ ?# {3 g- s& Z
该法是先用盐酸和氢氧化钠与铝灰反应.分别
1 |" W  b$ K9 |+ T- \制得氯化铝和铝酸钠,再把两种溶液混合中和.即
# v  M0 {2 [: O/ m  z制得聚合氯化铝液体。用此方法生产出的产品不溶
4 D4 {4 G' W0 v( p物杂质较少,但成本较高。刘春涛等l2 先用盐酸与
: p" E. R% H- M9 W) [; }* @2 K6 d$ e0 K铝箔反应,再把得到的氯化铝分为两部分,一部分/ u( M) H. W; f; ^
用氨水调节pH值至6~6.5.得到氢氧化铝后.再; T  S) H& ]2 t
把另一部分氯化铝加入到氢氧化铝中使其反应.得; N. j6 j; t8 G: p9 H1 h* n
到聚合氯化铝液体产品,干燥后得到固体产品,据
! W1 y8 f2 k  Q! i! F4 r, ~( y6 G称产品的铝含量和盐基度等指标都很高。5 q  ^0 }: q8 S
1.1.4 原电池法
( H, f" N/ M8 P8 w. z' v1 H4 E% |该工艺是铝灰酸溶一步法的改进工艺,根据电5 w" y' W1 f. f  A& h# _
化学原理.金属铝与盐酸反应可组成原电池,在圆2 j. W& y  z* ^! h7 \0 @7 Q
桶形反应室的底部置人用铜或不锈钢等制成的金属# D) u4 R& q7 q9 e$ S7 `" Q/ G* C
筛网作为阴极,倒人的铝屑作为阳极,加入盐酸进
& c' e4 U3 ]0 l- w% g6 T行反应,最终制得PAC。该工艺可利用反应中产, g( [* Y0 i/ @8 {, c
生的气泡上浮作用使溶液定向运动,取代机械搅3 s. z* k  W( v; k1 X
拌,大大节约能耗 ]。3 F) w, N1 v  E3 B8 m
1.2 以氢氧化铝为原料/ p* u* |2 V% ~8 `  y4 [- \( U" Q
将氢氧化铝与盐酸和水按一定比例,在合适的9 C, b0 d: W( V1 W( |
温度和压强下反应,熟化后制得聚合氯化铝产品。
2 z* `! P) A  O3 t% {' J该法生产工艺简单,在上世纪80年代是国内外普
1 l% a+ S1 d' W/ Q( w遍采用的一种工艺。由于氢氧化铝酸溶性较差,故
; F4 A3 j0 F4 W' b0 l+ x+ e酸溶过程需加温加压。但此法生产出的产品盐基度7 Q' v" Y) \3 {" v; p4 C
不高,通常在30% ~50% 范围内,国内已有很多
5 x9 b$ q, k- G9 x% t) b- l提高盐基度的研究, 如投加铝屑、铝酸钠、碳酸
3 m1 U) p  Z5 Y7 i1 a  n0 g8 `钙、氢氧化铝凝胶和石灰等.此法生产出的产品杂) e2 Z" {8 f2 v% e2 d* C3 k
质较少.但以氢氧化铝为原料生产成本较高,制: Z) B4 b, l! H" Q& |5 B0 e" N$ t
得的产品多用于饮用水。晏永祥等 采用氢氧化铝
; Q* l0 T! h' J2 m2 `& S8 c酸溶法.以纯铝板为除铁剂.制备出了高纯聚合氯
% P0 ~; q# ]5 I3 l' i/ N3 _化铝。
8 y# J! U* [5 T2 x1.3 以氯化铝为原料4 I. I6 y2 f* l( r0 L
1.3.1 沸腾热解法
; L& g/ Z& u$ c( O9 B+ V用结晶氯化铝在一定温度下热解,使其分解出
! e3 H% @) i" g( A$ O: t氯化氢和水,再聚合变成粉状熟料,后加一定量水
  h1 M& u$ \+ E2 H" O+ p搅拌,短时间可固化成树脂性产品,经干燥后得聚: F, S6 m! ^# Q& Q+ G: I
合氯化铝固体产品。: E" l' L8 o3 v; l% v3 p
1.3.2 加碱法  f! p( c9 ^2 g. H% ^' F
先配置一定浓度的氯化铝溶液,在一定温度下% N8 D' l; @! t" ^
强烈搅拌 同时缓慢滴加一定量的氢氧化铝溶液,7 a4 n1 j# j3 C
反应至溶液变澄清,上清液即为聚合氯化铝液体产8 v; E. u4 ]3 Q0 q, h
品。通常认为微量加碱法(极慢的加碱速度)所得产
% F. A) b$ D( G5 B$ D8 V品的Al 的质量分数可达80% 以上,赵华章等
9 u& X$ L: b; k& c% e通过提高温度等手段制得了总铝浓度为0.59 mol/
4 L7 d& `# d( o# f/ Z. ~L,Al 的质量分数达80.7% 的产品。但国外有报
: g9 g: k3 _  w& M道指出在铝浓度很低的情况下,缓慢加碱得不到/ p0 w) W  p7 u6 j
Al 反而在90 c【=下通过快速加碱可得到Al 的质, x. ]* A+ p, F
量分数为100% 的PAC溶液 ,于月华等 用逐' C) h1 T$ Y+ V, }1 f' j* U
滴加碱法制得聚合氯化铝,制得的产品据称Al 含‘  d- N# u: ]6 o" K" \! |% B- d8 S6 n) e
量也不高。& j% e" l7 \! B8 T" k7 S% o
1.3.3 电解法3 c9 M9 V0 `) f: n
该法中科院研究较多,通常以铝板为阳极,以
# W7 n  {; V: E5 d* Q不锈钢为阴极,氯化铝为电解液,通以直流电,在
4 @# \- U! w  }- z- d; F% |0 _' r低压、高电流的条件下,制得聚合氯化铝。曲久辉* n. k' T) w' c+ e: }: b
等 10]利用此法制得了碱化度高、Al 含量高的聚合  M$ v; }) z% u5 q! P+ r$ y5 q
氯化铝产品。也有学者对此装置进行了改进,如何1 X+ w' {# `- @, |# F
锡辉等? 用对氢过电位更低的金属铜作阴极.且2 m4 p0 N7 w7 D3 E9 Y9 N/ c5 t% _
可提高耐腐蚀性和导电性。罗亚田等_l2 用特制的  }, [5 O& v9 C& R1 G
倒极电源装置合成聚合氯化铝,据称可以减少电解7 C" ~4 Z0 ^* Y3 n( T4 n
过程中的极化现象。
( f6 s: F* R. W" }$ z9 Y3 r7 ~1.3.4 电渗析法
& U" q# w8 k7 M! ]2 R. T- @5 l路光杰等l13 对此作了研究,以氯化铝为电解; [8 E0 O7 [1 w7 W
液,以石墨(或钛钌网)等惰性电极为阳极,多孑L铁
: z0 K# @0 ?/ }1 ]" J- [# u/ o0 y板(或铂片)为阴极,以两张阴离子交换膜构成反应
1 ?/ s2 D$ z/ X2 M室,通以直流电,反应后得到聚合氯化铝产品。! h$ c2 {+ f) j% t8 v
1.3.5 膜法
+ w7 \8 s2 b) W8 u7 Z该法把碱液放在膜的一侧,膜的另一侧放置氯
0 Y: e/ |5 ^, ~4 W2 X化铝溶液,利用膜表面的微孔作为分布器,使碱液0 q. G# E/ @! w9 n2 r
通过微孑L微量地加入到氯化铝溶液中去.从而制得0 J5 Z6 \8 e) n- s: _/ H4 G
Al 含量高的聚合氯化铝。彭跃莲等ll4’利用超滤膜( l/ Y8 c7 W* W7 P- `
制得的聚合氯化铝产品Al 的质量分数可达79.6%" I& p3 l$ d3 O. Q' _5 t
以上.张健等_l5]利用中空纤维膜制得的聚合氯化
9 h* R, ~3 E' ?5 T铝产品中的Al 的质量分数据称可达90.18%。
' J% T6 ~4 ]0 @1.4 以含铝矿物为原料" Y3 c; D: B8 J3 c
1.4.1 铝土矿、高岭土、明矾石、霞石等矿物* ]& e' t2 l0 D
铝土矿是一种含铝水合物的土状矿物,其中主
. x4 @: D8 r+ I要矿物有三水铝石、~ 水软铝石、一水硬铝石或这
$ J9 b  v( y- j& u) t几种矿物的混合物,铝土矿中AI O 的质量分数一) m" Z4 ^$ W& [. |
般在40% ~80% 之间,主要杂质有硅、铁、钛等  B7 D1 t; [" L
的氧化物。高岭土铝的质量分数在40% 左右,其
$ ~& ~! t; @% s# Y( K分布较广,蕴藏丰富,主要成分是三氧化二铝和二
6 A7 J  o* U. X; ^* y& z0 k氧化硅。明矾石是硫酸复盐矿物,在我国资源较为2 C* U/ P6 f: }" B, y# b
丰富,明矾石在提取氯化物、硫酸、钾盐的同时,; P) ^5 U1 Z( h" O
可制得聚合氯化铝,是一种利用价值较高的矿物。
0 e' w9 m) g/ i( g霞石铝的质量分数在30% 左右,若用烧结法制聚( Y6 k& H* t3 s' N: p
氯化铝,同时可得副产品纯碱或钾盐。这些矿物' ~! [( A, O; b  {, h  G
一般采用酸溶法和碱溶法来制备聚合氯化铝_I6]。
5 D6 {4 N" l; ~) p4 K酸溶法适用于除一水硬铝矿外的大多数矿物。; U; A5 l: W$ k) a- N: T3 t  Q
生产工艺是:① 矿物破碎。为使液固相反应有较, V3 V: |' L7 o" U4 V
大的接触面,使氧化铝尽量溶出,同时又考虑到残
0 X- w2 Z$ z  g3 \渣分离难度问题.通常将矿石加工到40~60目的
0 j5 c" ~2 Y8 K. y) q  d粉末。② 矿粉焙烧。为提高氧化铝的溶出率,需; C8 o/ ?3 Q5 @1 V. y8 j
对矿粉进行焙烧.最佳焙烧时间和焙烧温度与矿石3 ^9 F8 m& o2 w/ G. u+ D# w- n$ d
种类和性质有关,通常在600~800 cC之间。③ 酸) I% Z9 R! y+ x, r" I' {, M, L
溶。通常加入的盐酸浓度越高,氧化铝溶出率越* o$ f% b- F6 y+ h( w. Q
高,但考虑到盐酸挥发问题,通常选用质量分数为  _7 J2 s/ [2 H$ p6 ]  ?$ s8 y
20% 左右的盐酸。调整盐基度熟化后即得到聚合
( v8 z+ \/ S5 F, W- [氯化铝产品。胡俊虎等[171以煤系高岭土为原料,  d4 Q9 _4 W+ B& V+ U7 [( E& I# }
氧化钙为助溶剂,酸浸一步合成制得聚合氯化铝; ]& F' o1 t& p1 ^! N
铁.干燥后固体产品测得氧化铝的质量分数大于
7 \0 X9 d8 @( \" @3 p0 E30% 。
5 M% r/ i% H) c& j* [一水硬铝石或其它难溶于酸的矿石,可用碱法& L4 \- {- p$ W% n2 d
制备聚合氯化铝。生产工艺前两步与酸法一样,都
' ~" N, U7 L  |  G# S* P/ h; c需破碎和焙烧,后用碱溶,用碳酸钠或氢氧化钠或
. F! L3 x/ |) J- `其它碱与矿粉液反应,制得铝酸钠,再用碳酸氢钠
. j+ u. `, E$ ]' I和盐酸调节,制得聚合氯化铝。碱法投资大,设备
5 s& D) g3 S; B复杂,成本高,一般使用较少。" q+ S4 _3 n" n2 _/ l4 I
1.4.2 煤矸石# S) m! v# ?1 M4 j! I
煤矸石是洗煤和选煤过程中排出的固体废弃
: q6 P/ M- c, `$ D4 N6 V  |% c物.随着煤炭工业的发展.煤矸石的产量日益剧! w9 S3 ?/ L( B" u! Q& \9 M# [
增,而废弃煤矸石容易污染环境。以煤矸石为原
- C; H, ?/ W2 X! d8 M2 z. _料生产聚合氯化铝,不仅解决了其污染问题,而
: w+ }, d3 ]( U1 ?' j且还使其有了使用价值。煤矸石一般含有质量分& }& Z: d/ |5 N
数为l6% ~36% 的AI2O 2.5% ~15% 的Fe2O 和/ _& x" m3 R) a5 W& ~* j
5l% ~65% 的SiO ,利用煤矸石为原料可制得聚合
' D4 V9 `+ G% ~氯化铝或聚合氯化铝铁, 自上世纪60年代以来,0 _& b+ V3 O6 w: l
已经投入工业化生产。常用的生产工艺是:煤矸石- G6 W, N1 q  [& t/ L8 s! ^
经破碎和焙烧。在一定温度下加入盐酸反应若干小
/ {2 Z, s% \* X# k: ^时后.可加入聚丙烯酰胺进行渣液分离,渣经适当7 g+ a0 u  t' O- e& \9 O/ }  h
处理后可作为制水泥原料,母液经浓缩结晶可制得+ C; j8 R: _2 s% S9 T4 t7 }$ s  p+ Q
结晶三氯化铝。这时可用沸腾热分解制得聚合氯化
, ~7 S0 G% G3 k8 V# C铝,也可采用直接加入一定浓度的氢氧化钠调节盐7 N: i! F3 l7 i" G6 _
基度制得聚合氯化铝。马艳然等『l。 利用煤矸石为" |  A9 k+ j+ l" k9 K- b, n5 V* e
原料制备出了符合国家标准的聚合氯化铝产品。  _, `' o; S! N; t/ \
1.4.3 铝酸钙矿粉
- b; |# V- B, f: q: y* \铝酸钙粉由铝土矿、碳酸钙和其它配料经高温
2 U' [: w3 h% ^( p+ i5 l煅烧,冷却后磨粉而得。按制作聚合氯化铝方法的
6 r; G- h% r' I6 x3 L+ b不同,分为碱溶法、酸溶法和两步法。
0 S% r0 W3 f$ R( h+ [! k) X(1)碱溶法
7 k" w, k* _+ Q" x3 G用铝酸钙矿粉与纯碱溶液反应得到偏铝酸钠溶! C4 P/ q# t! ]- B1 z- j- d
液,反应温度为100~ll0 cC,反应4 h左右。后
/ r3 M! b3 P/ I9 {' F4 J% x/ a3 U在偏铝酸钠溶液中通人二氧化碳气体,当溶液pH
  a* s+ A# @0 F6 o9 F, O值为6~8时。形成大量氢氧化铝凝胶,这时停止  v# D% N6 G4 u5 Y: @
反应.这一过程反应温度不要超过40 cC,否则会. f! Q2 T  e, r2 [
形成老化的难溶胶体。最后在所生成的氢氧化铝中
) _' M# D1 S' i' q0 N2 e加入适量的盐酸加热溶解,得到无色、透明、黏稠
1 h0 U; Y1 B) P" e状的液体聚合氯化铝,干燥后得到固体聚合氯化2 o5 y# l$ q- i8 N
铝。此法生产出的产品重金属含量低,纯度高,但7 C3 k3 Z0 q7 B( R+ p' W
生产成本较高[19]。
- \2 C. n, Z5 p! q(2)酸溶法* C. p. p0 L5 o  m$ j7 q: v/ t
把铝酸钙粉直接与盐酸反应,调整完盐基度并
$ K3 X( S' S; I4 i6 a熟化后即得到聚合氯化铝液体产品。该法工艺简
0 l" {/ ~& Z7 J8 s3 N& x$ T% Z单,投资少,操作方便,生产成本低,但产品的不
# d  m5 V, `  A. u4 L+ K溶物,重金属含量较高,固体产品氧化铝含量通常
0 x. r2 m0 D1 L7 c" a不高.质量分数约为28% 左右,产品外观较差,
8 l0 G3 W1 [8 y铁离子含量高。郑怀礼等 用酸溶法制备了聚合
3 }; @& {$ _, j. N6 P  C氯化铝铁
0 J% w6 L) x5 Q2 k) R: J  Y(3)两步法% Y2 ?7 {" @5 f9 G6 |
这种生产方法一般采用酸溶两步法的生产工
! D9 h% T- G8 O# v艺,在常压和一定温度下,第一步加较高的盐酸量2 e; Q# s9 A' I# X) P* L5 S0 F
比到铝土矿粉中,使氧化铝尽可能溶出,第二步是) U  N4 b- r1 f9 k% E& s7 k
把第一步反应的上清液与新加入的铝酸钙粉反应。6 X& J2 I3 K& Z2 ?3 X! y0 t
这一步既有氧化铝溶出,又可以调节盐基度。通常
& ~8 }8 V3 N7 [; D; L& H" _第一步的氧化铝能溶出80% 以上,第二步的氧化
" z% l5 S5 E. G) h  x铝溶出率在50% 以下,故第二段沉淀矿渣一般回# b! r$ {* f3 W
流到第一步反应中去。董申伟等 用铝土矿和铝
; y) E& G6 G3 p酸钙粉为原料,采用酸溶两步法工艺,制得了氧化
" h5 i" \: J% v# Z* s+ Z铝的质量分数为10.11%.盐基度为85% 的液体聚
: z1 P& Y: @) u+ x% a& I合氯化铝产品。
4 M/ t+ Y. h/ ]  Q1.5 以粉煤灰为原料
9 z, ?0 c( i! X9 Y3 ^3 m粉煤灰是火力发电厂水力除灰系统排放的固体
! w- _: S6 h) O+ y% T. V5 i废弃物。由于粉煤灰中约90% 三氧化铝呈玻璃态.8 M  i8 S9 y( ]8 E. T# A; e
活性不高。酸溶很难直接把三氧化铝溶解。以往通
4 {/ C# b) k5 D1 |2 Z! n5 c& Y常采用碱石灰法。但设备投资大,对设备腐绌性
6 N$ c/ M& Z- O7 o1 V% I# T高,能耗大且需大量纯碱,实际生产意义不大。有2 M# q6 X( m5 T( B; d1 H% @6 N
人用KF、NH4F等作为助溶剂打开硅铝键,再用酸' K  j, i& T6 ]5 |
溶,以提高氧化铝溶出率.酸溶后得到氯化铝,再8 f4 q; o; D, N
用热解法或用氢氧化钠调节盐基度。陆胜等 用
$ z4 V2 a( y3 d粉煤灰为原料,NH F为助溶剂,制得了聚合氯化
, t1 a8 [6 E) g8 B5 W6 W; b" g2 t铝产品,据称能耗低。
" C, g9 ?3 H$ y6 X4 {! I2 国内聚合氯化铝制作过程中存在的难点问题及7 ^, I, E% }- v0 D/ }+ [1 R+ D
解决建议/ M& S3 n1 q# {. X- ^/ A
我国对聚合氯化铝研究较晚,但发展迅速,随7 w: o8 _, |( G/ F- k0 }
着聚合氯化铝的广泛应用,对其研究也需深化。国
! Q; f8 m: l* |" A& |内虽对聚合氯化铝中铝离子水解形态研究了多年,$ Y; }2 p, y% q2 @8 ]& {( s( k8 z
但仍未取得一致共识,汤鸿霄等学者认为A1 为最
% \6 ^0 Z/ |' o7 T$ K8 |佳组分。其含量越高。絮凝效果越好。但也有学者
" c0 [4 F* j! Q认为A1 并不是决定混凝效果的首要因素 引,这方
# K+ g6 v0 R& `  u" l面是近几年的研究热点。也是难点, 需进一步研
1 Z" c0 o% B( I究;由于聚合氯化铝确切形态复杂,目前用盐基度5 _& L9 D0 b% k! X7 |
反映其聚合程度和絮凝效果,而没有考虑钙、铁、
& }7 g+ C# a$ B+ O硅等离子参与聚合对盐基度计算的影响,而上述离* E0 o8 S0 r4 {- h- w
子一般对絮凝效果有着促进作用,这些难点都需深
3 T# C; T* {. p% V4 N入研究。国内PAC_T业在产品制备中,主要存在- N  b0 X7 l7 G3 A
以下难点问题& l  u' x2 F* p" z5 Y
2.1 产品纯度问题( K" G2 J- s0 L
氧化铝含量是聚合氯化铝产品的重要指标。通
" l  {% T6 `/ i# f常认为其含量越高、纯度越高,说明品质愈好,我, j2 t% B) ~, v6 e
国聚合氯化铝行业中,除少数企业能生产部分系列" r+ {/ z& v, T6 p: ~7 Q
产品及专用产品外。大多数企业都是以铝土矿、铝$ D$ r$ S( ]# `6 a
酸钙和副产盐酸生产单一的低品质聚合氯化铝产
* ?" M# B( z( e9 G' {: b品,生产规模小.技术含量低,产品有效成分氧化
7 r" o$ R  |* n, Y铝含量低、杂质多,而高效、廉价的复合型聚合铝
: n- U/ G- k' l. [. \" F盐和高纯度聚合氯化铝产品很少,满足不了市场需3 `6 a# m4 q7 A; N5 ~
求,特别是满足不了造纸工业对高纯度聚合氯化铝
. L7 D% s; i3 y: V$ n" s4 `+ D. b产品的需要。这方面既是难点,也是研究热点之) M; T7 [  S  {" M' x

: l# X( H. s6 o! D, A; j  c  T。因此,企业应该避免短期投资行为,应积极推5 `6 J' ?$ y( ~- S. f
广新工艺技术,提高生产技术水平,同时需加大新
/ @) D3 @8 Y0 q: s产品开发力度。
1 Z: V1 K  A# X- _/ i2.2 不溶物的问题
# K! \3 y9 J8 C; x4 F! x国家标准对市售聚合氯化铝的不溶物含量作了
0 ~% g9 }( q1 X8 _$ x0 k明确规定。因国内企业一般选用矿物作为原料,而
% g! d1 |' A4 k8 f+ n! T矿物等原材料一般成分复杂,并需经过破碎等加
6 e& I& L4 l+ ^+ [& x- a9 [9 z成粉末。且粉末越细,氧化铝溶出率越高。但是相
6 ?' d: H% h  d" z) B0 ^3 _应不溶物等杂质也就越难沉淀。因此如何有效降低+ r- E1 b8 `' d# N$ ]
不溶物是聚合氯化铝生产急需解决的难点问题。解: v; U' A/ x( b5 _% ~
决方案除合理DI1.T.矿物和选择丁艺外,固液分离效  `$ b9 S6 z5 v# |8 N9 ]
果与不溶物含量有直接联系,合理的分离方法选择
0 \* @0 Z5 @  G2 @, \4 }" G' w也是重要的环节之一,常用固液分离方法有:①
  a) ]. G- H" [* l* Y, O3 C) B自然沉淀法。但通常需要时间长,不适用占地面积7 F: Q8 i/ |7 y) o, w
小的厂家。② 板框压滤机压滤,但投资大,能耗
1 ~# V9 Y* S  w" q5 l. ^4 t高。③ 投加聚丙烯酰胺助凝剂,控制好投加量,$ J8 l  @" K) N
通常会取得较好的效果。
0 \6 q& t' d; C4 B8 @: s. D  w2.3 盐基度问题4 T/ K! k: N( ?+ i& h
盐基度越高通常产品的絮凝作用越好。一般可
: g% k; D0 y9 w; `: d' M* g在低盐基度产品中投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、碳
# Q: t. H% r- o" e8 g, O酸铝、氢氧化钠凝胶、石灰等来提高盐基度。若考9 ~% n5 S9 `1 @4 @7 C6 Q
虑到不引入重金属和其它杂质。一般采用加铝屑和$ h# b, F, d. h- @4 m
铝酸钠的方法。但成本要高于铝酸钙和铝灰, 目前
( S" c) o5 V2 B( P% \# S' Y国内较多企业采用铝酸钙调整盐基度。* J% E1 e" N1 y3 h3 G1 K* r2 j
2.4 重金属等有害离子的去除问题
  ~: p; }5 w, \4 j: W7 U# T  }* T某些原料中重金属等有害离子含量很高。可以
2 q, h* o' J  U) y: y( ?  Q! y' Y在酸溶过程中加入硫化钠、硫化钙等硫化物.使有6 l( Q, {  N' d( _" l/ G
害离子生成硫化物沉淀而去除;也可以考虑用铝屑
3 K5 d6 R4 F& p; U% b$ U置换和活性炭吸附的方法去除重金属等有害离子。
! R1 Z$ h9 D8 B( `) _6 U  X2.5 盐酸投加量问题
# \9 S- b  h. _" r" T制备聚合氯化铝方法很多,但实现一定规模工; C7 Z8 e- z/ m! y" a- a* W
业化生产的是酸溶法和碱溶法,其中由于生产成
3 a5 B2 F$ }' X% ]' q7 ?本、氧化铝溶出率等问题。酸溶法实际应用较碱溶
1 C0 s& y7 j+ i" M1 p# g法多,而酸溶涉及到盐酸浓度、盐酸投加量等问! p3 _( K8 y- j
题。盐酸浓度越高,氧化铝溶出率越大,但盐酸挥: g& l7 u% A; L1 V
发也就越厉害,故要合理配置盐酸浓度。质量分数
# T- |6 V$ L; J6 L2 w6 \通常为20% 左右;盐酸投加量少,氧化铝溶出率
$ g5 u! ?4 C  B+ _5 P1 t- F低.而投加量大时.制备出的聚合氯化铝盐基度
: Y8 Y% I( A2 n- V0 A低、腐蚀性强。运输困难,故需合理投加盐酸量。
' {5 B9 R# W& ?6 Q7 R4 c5 e3 结语与展望
3 W+ a; \4 W9 A: x4 b$ O聚合氯化铝在国内外是发展较快的精细化工产9 Y, z8 B8 ^8 [, R, y7 Z
品.在斜管填料中是一种高效的聚合氯化铝,其研发对水* r+ M3 U9 A) x; X5 l1 C
处理及精细化工具有重要意义。目前在产品开发上
  T4 o. r% ?3 g9 V- A; I有两个方向.一是开发新材料制备聚合氯化铝
% h) }5 g. F. R/ V1 Y8 a  T品,以铝屑、铝灰及铝渣等原料制备聚合氯化铝产
: M+ d6 t7 e; V  X1 T$ S1 q品,工艺较为简单,早期发展较为迅速,但近年来
, V9 N) _# H; X7 G8 r- C' e由于含铝屑、铝灰等含铝材料的价格上涨,以及利* V/ s+ C  i$ a) p. c
用其生产其它具有更高价值的含铝产品的出现,用: ?1 ?3 U; X& H* ]  L" ~* `7 p6 Y
此原料生产聚合氯化铝已日益减少。以氢氧化铝、. g( q% f! w: G, z3 K3 o
氯化铝为原料生产成本太高,故目前国内一般采用
, z; ?# ~9 U# \: D* F& u: F2 e含铝矿物为原料制备聚合氯化铝。近年来利用工业
# P, t; S( e( l, P- w生产的废弃物(粉煤灰、煤矸石)作为原材料的研究( j- i" V# L: V
应引起足够重视.利用工业废弃物作为原料来生产
# w; |+ S8 i0 x9 f' ]$ y9 P1 q" S聚合氯化铝既节省材料费,又能使废物循环利用,
* e- }2 f* f0 ?0 U是非常有市场应用前景的研究领域 另外一个方向( Z, m2 s# s4 Z0 o$ G( [4 z
是聚合氯化铝与无机或有机高分子聚合氯化铝复合或复
0 e$ _" y7 {& r3 N( u4 l配应用的研究,复合或复配药剂可以弥补单一絮凝
7 C8 B- ?6 x* l. b6 p剂的不足,兼具了各自单一聚合氯化铝的优点,适应范% g* q6 V5 N- G4 l( N" h% K" Y5 _
围广,还能提高有机物的去除率,降低残留金属离
. ~% `/ h! R) ]2 _$ G) r子浓度,能明显提高絮凝效果。此外, 目前国内& z" P. w& @8 b4 `0 c
PAC的生产工艺多为间歇生产,污染严重,原料  N' a  {3 X4 F; L4 [9 F" v
利用率低,产品质量不稳定,开发高效连续化生产
" y/ x  x5 ^$ d7 p4 m  h工艺,必将成为今后工业生产研究的热点
: X! h. K2 h0 _+ b2 }& T参考文献:8 A% G8 w" R7 {. P( I, Q3 W
[1]阮复昌,郑复昌, 范娟.一种超纯聚合氯化铝的制备及其DH- T) ?& N2 h6 S/ I( P
值与盐基度的相关性研究[J].化学反应工程与工艺,2006,
" Z* _% M$ e. w7 q1 h16(1):38—41.
9 Z  z4 a6 e3 `[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
% S( _: G2 S# U, f! S[J].斜管填料技术,2002,28(6):350—351.- r5 N. a8 E1 x# E  |3 ~& H  D
[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- |! U6 p* M  M# {
业斜管填料,2003。23(3):5—8.
4 X* P7 L* w7 H* _& S[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- {7 n7 S. ^( S) I" O! o4 H0 d$ ]
素[J].工业斜管填料,2007,27(2):57—59.
! A4 _! \* i2 S) m( W4 V% N[5]赵华章,彭凤仙,栾兆坤,等.微量加碱法合成聚合氯化铝的, G) ]0 S! ~7 ^; t3 _
改进及All3形成机理[J].环境化学,2004,23(2):202—207.4 C# W* P9 X2 q( \8 [
[6]Akitt J W ,Elde~J M.Muhinuclear magnetic resonance studies of. D  H+ r$ _5 Y
the hydrolysis of aluminium(Ⅲ )[J]. Chem Soc Dalton Trans,1 U  v" i( `$ c4 _: p! y
1988,19(6):1347—1355.9 S" l& m. G- a( o
[7]Kloprogge J T,Seykens D,Jansen J B H,et o1.Nuclear magnetic' ]) ~( E* L! v2 X2 R* x* L( P" C
resonance study on the optimalization of the development of the A113; D  x- T6 C2 O# O
polymer[J].Journal of Non-Crystalline Solids,1992,142(2):
0 n0 r) ]  J) V6 w) }7 j( G% J9 q94—102.
) [5 q7 c" U2 j0 Y, `) a[8]Bertsch P M.Conditions for A1l3 polymer formation in partially neutralized
8 q- x% V1 ?- UAluminum solutions[J].Soil Sci SOC Am,1987,51(6):+ F0 _% l0 F1 \; A/ D) B$ ~
825—828., p) Z( B+ f" V. ^5 U2 a5 ?
[9]于月华,柳松,黄冬根.聚合氯化铝的制备与分析研究[J].无+ n/ i* Y2 p! v1 c- Y
机盐工业,2o06,38(1):35—37.6 z* B2 W8 k/ q& T  a2 Q2 E5 b
[1O]曲久辉,刘会娟,雷鹏举,等.电解法制备PAC在斜管填料中) N4 ^! c# L# n3 F7 t
的应用研究[J].中国给水排水,2001,17(5):l6一l9.
8 R: e' w9 w( N/ r. A5 A[11]何锡辉,朱红涛,彭昌荣,等。电解法制备聚合氯化铝的研
* b" n. u, p5 N. l& h! ?究[J]. 四川大学学报(自然科学版),2006,43(5): 1088一: b3 \8 J; [* e9 J; t8 ?
l092.4 l# O4 [  i% ]+ c& ?+ B
[12]罗亚田,皮科武,钟春妮,等.倒极电解法合成聚合氯化铝; ]1 w8 @0 S2 L
聚合氯化铝[J].化工环保,2004,24(2):145—147.
3 i: s% V- s1 E; \6 a" a[13]路光杰, 曲久辉,汤鸿霄.电渗析法合成高效聚合氯化铝的
% {$ S& a3 K# o) m; }* u研究[J].中国环境科学,2000,20(3):250—253.
  \/ y5 W. ]5 S0 E1 w[14]彭跃莲,刘忠洲.超滤膜的一种新用途— — 制备聚合氯化铝
* i" K0 e! {" |- O+ {  l: g聚合氯化铝[J].膜科学与技术,2001,21(3):37—41.( P9 K& T2 }2 R! g0 I8 e
[15]张健,贺高红,李祥村,等.中空纤维膜法制备聚合氯化铝( V2 c+ ~' u& a; T
的研究[J].化学工程,2007,35(3):71—74.1 C- k2 m6 D( c6 R3 D8 o
[16]常青.斜管填料絮凝学[M]. 北京:化学工业出版社,2003.8 I2 U) h. V8 m, l
77-78.
+ ?+ m, \5 B# ]6 A$ n! r& ^[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: h: {  B/ T" o. c' m$ W* R
(PACF)的合成及其应用[J].环境化学,2007,26(1):35—38.
2 M# ]+ ?, P7 ^: z( P[18]马艳然,于伯渠,鲁秀国.从煤矸石中制备聚合氯化铝及其1 v: t& z2 h. [
应用[J].化学世界,2004,(2):63—65.1 ]. [2 z4 n2 N0 ]. {4 W- b' N
[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  }, I" D/ Y, [
业出版社.2o05.45—46.; T7 Q3 b' n( @) n# o& d
[2O]郑怀礼,张海彦, 刘克万,等.用于市政废水除磷的聚合氯) i& L5 K) A5 u( ^# F  y
铝铁聚合氯化铝研究[J].斜管填料技术,-2006,32(6):34—36.  \, D* P" _1 |  B. p2 I" X# G' F
[21]董申伟,李善得,李明玉,等.利用铝土矿和铝酸钙制备聚
* Q9 m3 m2 J1 q9 {2 ^9 m合氯化铝的研究[J].无机盐工业,2005,37(12):31—33.
, f" g& K, h: ~, L4 G$ @% P& Q0 b[22]陆胜,赵宏,解晓斌.生态处理粉煤灰制备结晶氯化铝、聚
% Q) B0 c2 A# Z1 D; Z: N) W3 k* N合氯化铝的实验研究[J].粉煤灰,2003,10(2):10—11.
8 o8 w0 \) E, C" R' @# Y2 o[23]李凯,李润生,宁寻安,等.不同聚氯化铝系列的水解聚合/ o6 C8 u, v" C
形态研究[J].中国给水排水,2003,19(10):55—57.
9 p% T7 w2 t  J( ]/ S% G+ T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。
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发表于 2010-2-2 01:23 | 显示全部楼层
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