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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$ N1 [6 f# L* o+ s
(同济大学污染控制与资源化国家重点实验室,上海200092)# g# q. \9 h/ U; B; d3 Z6 R
在斜管填料领域中,絮凝法净化水是最古老的固3 g% ~( s- F% a/ J
液分离方法之一,由于其适用性广、工艺简单、处1 ?$ t1 B" t. ?; _
理成本低等特点,絮凝法目前仍广泛应用于饮用! @5 c# {9 t4 N+ r# ^" J+ A8 k5 c
水、生活污水和工业废斜管填料中。( o: V7 A9 ~& W- p
聚合氯化铝(PAC)是一种优良的无机高分子絮7 y; |5 R  X! e9 a; R, q2 d) W
凝剂.它首先在日本研制成功并与20世纪60年代
5 t! e, V6 Q( X) @+ G% B2 x; N投入工业化生产,是目前技术最为成熟,市场销量, t# N+ V0 ~  d- h3 ~
最大的聚合氯化铝。PAC使用时具有絮体形成快、沉
1 q1 F" y6 F& X# m: [4 W1 O淀性能好,水中碱度消耗少,特别是对水温、pH
1 ~. w4 R' @4 l. O值、浊度和有机物含量变化适应性强等优点。我国2 t4 @$ ^  K( D! s% G0 n
从上世纪70年代开始,铝盐,已对聚合氯化铝进行了研
5 D$ S2 W1 m( d. b# L3 h2 C# x发,近年来随着实验室研究的深入,工业生产得到
2 r& \& B* D" a8 ^5 h了快速的发展。本文从PAC生产的不同原料的角
( N3 z" `3 Q/ ^' G7 ~1 d度.对目前我国聚合氯化铝的生产技术进行了论述) z5 T: A" y- U3 g7 ?- k
和探讨$ U% n4 }7 u8 v0 @8 l
1 聚合氯化铝的制备技术4 P5 H4 ?! d9 I5 I/ Y0 V
1.1 以铝屑、铝灰及铝渣为原料
8 R* p" }9 h" y, M. _( f1.1.1 酸溶一步法/ y' H6 R( z& ~( M6 e
将盐酸、水按一定比例投加于一定量铝灰中,
- j0 ^5 Z, p  r/ U3 G在一定温度下充分反应,并经过若干小时熟化后.0 O, y8 V0 _. {% F! R2 M1 N
放出上层液体即得聚合氯化铝液体产品。铝反应为2 j! |8 k, H, o& V* K8 m$ U
放热反应,如果控制好反应条件如盐酸浓度和量,/ L7 l2 p# I, ~% t
水量及投加速度和顺序,就可以充分利用铝反应放
+ r5 ^/ J. B$ a3 Q4 F7 V$ V8 i出的热量,使反应降低对外加热量的依赖度,甚至  n% o  R" O) W. C/ u
不需外加热源而通过自热进行反应,控制其盐基度3 z* u) {0 t3 u( y" ~5 P
至合格。该法具有反应速度快,投资设备少,工艺
5 H+ q- H7 _" w/ O简单,操作方便等特点,产品盐基度和氧化铝含量
; y8 X9 w. Y: F4 P较高,因而该法在国内被普遍采用。但此工艺对设
3 K1 ~, l( B0 [( h0 |+ a% f备腐蚀较严重,生产出的产品杂质较多,特别是重( [/ t+ j4 ]. h" R  B( w
金属含量容易超标,产品质量不稳定。阮复昌等?
8 }1 v7 g# D2 }6 U& u7 a+ _利用电解铝粉、分析纯盐酸为原料,在实验室制备
; ?4 u! Y' n2 W* s; D0 I7 D' f出了超纯的聚合氯化铝,据称可用于实验室制备聚
+ z7 ~" q  X- C合氯化铝标准溶液。
0 j/ z& M5 w0 u4 J7 g, V9 R1.1.2 碱溶法$ @; G6 b  v1 q  \8 J
先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液,再
( [) O# m' f2 L3 i# Z8 A9 Q$ v用盐酸调pH值,制得聚合氯化铝溶液。这种方法8 _9 ^1 V$ D5 l
的制得的产品外观较好,水不溶物较少,但氯化钠0 E6 V8 L$ G' A5 l" g; j! I
含量高,原材料消耗高,溶液氧化铝含量低,工业
( z3 X1 R6 ]- f6 H( w化生产成本较大( ^( r! o: [. Z$ [) ]" }" ]% g
1.1.3 中和法4 o+ ?4 ], ^) v4 z' j, u/ I. w& i8 j
该法是先用盐酸和氢氧化钠与铝灰反应.分别# L! e" [8 ]* g
制得氯化铝和铝酸钠,再把两种溶液混合中和.即
( J6 X& S6 `! U制得聚合氯化铝液体。用此方法生产出的产品不溶+ j# j7 Y' ^* L3 J8 S% @' s
物杂质较少,但成本较高。刘春涛等l2 先用盐酸与
' k+ e) b" Z+ }- D铝箔反应,再把得到的氯化铝分为两部分,一部分  k) {1 u% _. X6 e0 Z
用氨水调节pH值至6~6.5.得到氢氧化铝后.再. N8 O) x+ I; A+ N  }
把另一部分氯化铝加入到氢氧化铝中使其反应.得
' W% Z0 X2 r+ g) [# G到聚合氯化铝液体产品,干燥后得到固体产品,据6 g- D9 l4 s' n5 \1 L) \
称产品的铝含量和盐基度等指标都很高。
: Z  k, b/ a$ V  ]1.1.4 原电池法/ N) G9 V; g( H( w
该工艺是铝灰酸溶一步法的改进工艺,根据电& C4 b. T# _; A' A5 l) E
化学原理.金属铝与盐酸反应可组成原电池,在圆, ]6 ?# H0 u' P- a/ B- g! J( C# X
桶形反应室的底部置人用铜或不锈钢等制成的金属
* D: D- M/ S) J5 m* J0 J! u0 t筛网作为阴极,倒人的铝屑作为阳极,加入盐酸进0 D7 x  M0 J* u  q
行反应,最终制得PAC。该工艺可利用反应中产- ^, }# L- p2 Y3 |
生的气泡上浮作用使溶液定向运动,取代机械搅; a% p! k; D: K( y+ w% p) C
拌,大大节约能耗 ]。% O8 z4 j# x* H. f8 p7 {/ I, A# o
1.2 以氢氧化铝为原料
: \! ^4 T; z, `6 A1 k) A将氢氧化铝与盐酸和水按一定比例,在合适的* k7 y3 Z" ?; {: |5 c' z8 y1 _5 y
温度和压强下反应,熟化后制得聚合氯化铝产品。7 c, H# A6 o2 |0 F
该法生产工艺简单,在上世纪80年代是国内外普3 d: H( R; D- I7 M' u! p& u# V
遍采用的一种工艺。由于氢氧化铝酸溶性较差,故
# o" C# m! G6 n" D% v" p酸溶过程需加温加压。但此法生产出的产品盐基度
/ P+ b/ X% d! ]# x2 [不高,通常在30% ~50% 范围内,国内已有很多
4 D# b# n  c5 T: ^提高盐基度的研究, 如投加铝屑、铝酸钠、碳酸( K; s6 P" t" Q; J+ Y
钙、氢氧化铝凝胶和石灰等.此法生产出的产品杂
% F" D" r9 \/ \8 O: H0 W质较少.但以氢氧化铝为原料生产成本较高,制- ^: z! c9 c& y+ E2 q- ]  W- t
得的产品多用于饮用水。晏永祥等 采用氢氧化铝
+ P' B2 F) f% T8 U1 R酸溶法.以纯铝板为除铁剂.制备出了高纯聚合氯8 a! R8 t" L8 ~5 R# ~9 }) G* j
化铝。$ R/ T' U1 Y$ d8 u  K# Q
1.3 以氯化铝为原料
) L% x1 z- H* G0 H) L- {1.3.1 沸腾热解法
0 i% L0 f* ~# O用结晶氯化铝在一定温度下热解,使其分解出
3 [; z1 v, I0 ]8 `5 K( [氯化氢和水,再聚合变成粉状熟料,后加一定量水1 d& U) ~$ l$ j: Y4 p
搅拌,短时间可固化成树脂性产品,经干燥后得聚. j$ K6 {/ N! N. f$ q7 }% D, j) C
合氯化铝固体产品。' |, r9 ?; ^) @: B+ G( x6 A% ^! a
1.3.2 加碱法5 V7 V2 n5 m- u; ^
先配置一定浓度的氯化铝溶液,在一定温度下
! ]' P- u9 ~" R; f2 i9 ~强烈搅拌 同时缓慢滴加一定量的氢氧化铝溶液,
' n$ G" p9 l$ s7 i反应至溶液变澄清,上清液即为聚合氯化铝液体产
- z: [5 }& h  Y% l4 R+ Q品。通常认为微量加碱法(极慢的加碱速度)所得产
6 G% d( Q( A: P& I7 p6 d品的Al 的质量分数可达80% 以上,赵华章等2 I2 B* `9 j4 T& W% i$ [
通过提高温度等手段制得了总铝浓度为0.59 mol/3 m' t7 }- g  F" N3 C; g
L,Al 的质量分数达80.7% 的产品。但国外有报) g2 ^* I" Z( B9 X  y( z8 T1 K" p
道指出在铝浓度很低的情况下,缓慢加碱得不到
2 u4 P) i+ O% A7 ~Al 反而在90 c【=下通过快速加碱可得到Al 的质
; a% k( N/ d  z# x6 C量分数为100% 的PAC溶液 ,于月华等 用逐
, g7 f) @2 W$ y- g滴加碱法制得聚合氯化铝,制得的产品据称Al 含‘; ~% a" B) B, ~; `# G
量也不高。# e/ s  ^, X% }: h. @5 {
1.3.3 电解法2 q9 }1 {. t: {4 ?- D
该法中科院研究较多,通常以铝板为阳极,以
, Z! W7 I# w; a6 n6 T2 f1 G不锈钢为阴极,氯化铝为电解液,通以直流电,在- D9 U- u* F7 i8 p2 ~2 l9 `
低压、高电流的条件下,制得聚合氯化铝。曲久辉6 P  U3 i' C. t. v  Z
等 10]利用此法制得了碱化度高、Al 含量高的聚合
) H, B. \; `5 z氯化铝产品。也有学者对此装置进行了改进,如何# s/ l* W$ l2 n0 i
锡辉等? 用对氢过电位更低的金属铜作阴极.且
9 F: m( c% Z9 {( u* P可提高耐腐蚀性和导电性。罗亚田等_l2 用特制的( D4 W2 X7 R, ?! l) G" P/ l# D8 F
倒极电源装置合成聚合氯化铝,据称可以减少电解
2 g. W/ M1 e+ c; y过程中的极化现象。8 U' B( W0 {- y
1.3.4 电渗析法4 [# t5 k* j2 ^8 U- J. y2 R: @4 U. T4 M
路光杰等l13 对此作了研究,以氯化铝为电解
4 |' R& g: V5 ]% `7 c液,以石墨(或钛钌网)等惰性电极为阳极,多孑L铁
8 F1 q. }9 c5 M; O0 ^! u板(或铂片)为阴极,以两张阴离子交换膜构成反应# k6 n7 m+ k* q' v- y
室,通以直流电,反应后得到聚合氯化铝产品。
/ ?% i5 q. W6 ^4 j3 b7 T3 ?2 y1.3.5 膜法4 T; d# B  t$ M, N/ V% U
该法把碱液放在膜的一侧,膜的另一侧放置氯5 O0 p: X" T. N/ [9 Z, r' {' p& M
化铝溶液,利用膜表面的微孔作为分布器,使碱液
# m  H1 b( f- ^# G通过微孑L微量地加入到氯化铝溶液中去.从而制得$ F8 }1 H# L) R, |6 N
Al 含量高的聚合氯化铝。彭跃莲等ll4’利用超滤膜
$ ?& G4 j0 `8 @$ m( Y8 `制得的聚合氯化铝产品Al 的质量分数可达79.6%
, {; e+ W* A5 `$ N5 I) D以上.张健等_l5]利用中空纤维膜制得的聚合氯化7 U5 j9 ?* n/ Y! v! t, {
铝产品中的Al 的质量分数据称可达90.18%。6 ^, u% [1 g& j' x
1.4 以含铝矿物为原料
6 m+ i0 b, ~  t* `, ]1.4.1 铝土矿、高岭土、明矾石、霞石等矿物1 z0 y5 s# U5 k
铝土矿是一种含铝水合物的土状矿物,其中主% a" ~5 B# f. m6 G' C& I
要矿物有三水铝石、~ 水软铝石、一水硬铝石或这
" d6 I! V4 ?( ^# U9 Q几种矿物的混合物,铝土矿中AI O 的质量分数一
5 d9 U9 f0 m: x( v: D般在40% ~80% 之间,主要杂质有硅、铁、钛等
' b+ Z" [4 g" x/ ^$ M  P的氧化物。高岭土铝的质量分数在40% 左右,其
- }& Y; l- K" ?  s% |6 F& H/ E; p分布较广,蕴藏丰富,主要成分是三氧化二铝和二
5 M2 h$ e4 h9 E; y# D6 w5 b. P8 N氧化硅。明矾石是硫酸复盐矿物,在我国资源较为( V* z0 M6 u. G1 b8 S+ \  |
丰富,明矾石在提取氯化物、硫酸、钾盐的同时,. y# |+ p. i6 {# h
可制得聚合氯化铝,是一种利用价值较高的矿物。
8 _* X. \* d( J, A+ p' p霞石铝的质量分数在30% 左右,若用烧结法制聚
1 G: l5 `7 M+ V氯化铝,同时可得副产品纯碱或钾盐。这些矿物
, \' c, T- t3 j& A; U4 `- l一般采用酸溶法和碱溶法来制备聚合氯化铝_I6]。
4 A  y1 W- x8 e9 V& w5 N4 \酸溶法适用于除一水硬铝矿外的大多数矿物。
) ], \- A6 @. M生产工艺是:① 矿物破碎。为使液固相反应有较7 F; D" O  S+ D% \
大的接触面,使氧化铝尽量溶出,同时又考虑到残6 q9 |7 m" r  R$ z5 G1 p
渣分离难度问题.通常将矿石加工到40~60目的4 H; J# F7 E- }. r# P0 l& z
粉末。② 矿粉焙烧。为提高氧化铝的溶出率,需
+ t9 P0 H6 |6 G! K; w对矿粉进行焙烧.最佳焙烧时间和焙烧温度与矿石
8 F; c; a" e# m- ~; ?! e种类和性质有关,通常在600~800 cC之间。③ 酸% F0 Y9 C2 [% R! e
溶。通常加入的盐酸浓度越高,氧化铝溶出率越
5 x1 k% o4 E" @$ B高,但考虑到盐酸挥发问题,通常选用质量分数为
3 i# E3 I% @8 t, y9 x( a8 ~20% 左右的盐酸。调整盐基度熟化后即得到聚合. Z! P7 [5 x: w
氯化铝产品。胡俊虎等[171以煤系高岭土为原料,
( |: V8 q4 x% ]$ |$ x; E氧化钙为助溶剂,酸浸一步合成制得聚合氯化铝. z/ v; y; A) V) s5 S
铁.干燥后固体产品测得氧化铝的质量分数大于( o5 N+ @1 ~( D6 s
30% 。
: _3 G3 _+ T9 b" \3 r& x一水硬铝石或其它难溶于酸的矿石,可用碱法; |/ I+ _; g/ Q9 }
制备聚合氯化铝。生产工艺前两步与酸法一样,都+ y6 g: }- e7 I9 t- o" v
需破碎和焙烧,后用碱溶,用碳酸钠或氢氧化钠或
0 |. d! i- T1 D" l6 J其它碱与矿粉液反应,制得铝酸钠,再用碳酸氢钠
# _6 u' |$ H" @9 Q+ y2 q' g和盐酸调节,制得聚合氯化铝。碱法投资大,设备
+ M! B  x% z( |) D复杂,成本高,一般使用较少。8 l  h9 f7 N- U( ?4 Y) Y
1.4.2 煤矸石8 ?. i! @2 D; I: I+ z' a2 o7 r
煤矸石是洗煤和选煤过程中排出的固体废弃$ o4 Z; y& p$ Q6 c( |( p
物.随着煤炭工业的发展.煤矸石的产量日益剧
, f" |) A% J. J+ f  V0 V增,而废弃煤矸石容易污染环境。以煤矸石为原$ b2 _- Z  l$ z/ T
料生产聚合氯化铝,不仅解决了其污染问题,而
( ]8 q# F3 m5 X& o且还使其有了使用价值。煤矸石一般含有质量分
2 _8 x8 T3 F+ T0 q7 h数为l6% ~36% 的AI2O 2.5% ~15% 的Fe2O 和% h! _! Y; t4 Q5 B! X
5l% ~65% 的SiO ,利用煤矸石为原料可制得聚合
8 d9 Q* R# ?: Y3 a$ E氯化铝或聚合氯化铝铁, 自上世纪60年代以来,- `3 |/ T$ e# a* m9 K
已经投入工业化生产。常用的生产工艺是:煤矸石
0 {0 F% D4 l& N3 ^- H经破碎和焙烧。在一定温度下加入盐酸反应若干小: a  N# U; l, ^6 P  P
时后.可加入聚丙烯酰胺进行渣液分离,渣经适当
5 M, I5 \4 I. l8 ~( }处理后可作为制水泥原料,母液经浓缩结晶可制得" v/ K  a. Q5 [  z% f
结晶三氯化铝。这时可用沸腾热分解制得聚合氯化
/ ~( ?2 s9 x$ F2 U; r/ R, m- E铝,也可采用直接加入一定浓度的氢氧化钠调节盐  A' g3 X- f/ r, c. t' V! M4 R
基度制得聚合氯化铝。马艳然等『l。 利用煤矸石为0 j: Y# j7 G7 ~3 o3 }' q  f  g! D
原料制备出了符合国家标准的聚合氯化铝产品。# r7 e% `; ?% y: C) n
1.4.3 铝酸钙矿粉
/ Y, I; P$ ]4 F! M铝酸钙粉由铝土矿、碳酸钙和其它配料经高温  E( Q( J' H+ `$ G8 |
煅烧,冷却后磨粉而得。按制作聚合氯化铝方法的
- j/ x7 K2 p; `, j/ Q  P, S不同,分为碱溶法、酸溶法和两步法。5 B6 t. w: u0 @- w1 Y/ l7 `" ~' ~
(1)碱溶法/ b$ x% Y" L, ]
用铝酸钙矿粉与纯碱溶液反应得到偏铝酸钠溶
; t9 z  s7 _& i, Q1 @3 R/ a液,反应温度为100~ll0 cC,反应4 h左右。后8 X4 {, w) X. {2 [
在偏铝酸钠溶液中通人二氧化碳气体,当溶液pH
1 h5 z# x+ x6 \# D' u! G值为6~8时。形成大量氢氧化铝凝胶,这时停止% Z) b8 F: f3 K- v
反应.这一过程反应温度不要超过40 cC,否则会
; _& j7 g8 z/ E! F5 m形成老化的难溶胶体。最后在所生成的氢氧化铝中
4 c2 @% l' M. \# F8 H- e6 l' Z加入适量的盐酸加热溶解,得到无色、透明、黏稠
; L6 r. S0 i; O6 A/ _0 V状的液体聚合氯化铝,干燥后得到固体聚合氯化
3 w1 f- V. g8 H' Y& q铝。此法生产出的产品重金属含量低,纯度高,但3 A0 K& A. \( C; e4 t/ D5 H* X8 g
生产成本较高[19]。! r& e$ L; C2 ~! t0 _2 @% q" x
(2)酸溶法
4 l) j9 D9 M+ ^# {4 Q( }3 ?4 c' V把铝酸钙粉直接与盐酸反应,调整完盐基度并
/ f, r7 m+ p. P0 _+ O2 p熟化后即得到聚合氯化铝液体产品。该法工艺简
+ k2 V/ y8 S  }. R单,投资少,操作方便,生产成本低,但产品的不; v% T8 |1 a6 V, d7 a2 m0 m4 {
溶物,重金属含量较高,固体产品氧化铝含量通常  ~6 |2 a4 ^& Y7 L
不高.质量分数约为28% 左右,产品外观较差,
; X: {4 K, F5 t5 Q铁离子含量高。郑怀礼等 用酸溶法制备了聚合! c. f! x7 V( G4 U7 ^' P
氯化铝铁: S- v! B! s2 u% z' g$ j1 @
(3)两步法
. U+ B& c0 t( U9 F* d这种生产方法一般采用酸溶两步法的生产工6 G6 g5 g% m: F, z% P6 B
艺,在常压和一定温度下,第一步加较高的盐酸量
6 I( H6 W, i- w! G7 U比到铝土矿粉中,使氧化铝尽可能溶出,第二步是6 V( o0 M" [' e/ r
把第一步反应的上清液与新加入的铝酸钙粉反应。
& G; n8 h' m" R; E: u& w这一步既有氧化铝溶出,又可以调节盐基度。通常
$ E; W& m1 g' c, Y. X  R+ k9 z第一步的氧化铝能溶出80% 以上,第二步的氧化" K* D1 G# Z" b6 {- @
铝溶出率在50% 以下,故第二段沉淀矿渣一般回
1 g& f. [0 p4 `9 F  q/ n1 z流到第一步反应中去。董申伟等 用铝土矿和铝4 e. C* F) ~( E$ e/ I6 l
酸钙粉为原料,采用酸溶两步法工艺,制得了氧化
) I0 n% L) o) i铝的质量分数为10.11%.盐基度为85% 的液体聚5 w# R6 q" J& f8 C; b$ u# E" u
合氯化铝产品。7 Q1 ^9 _( L3 R/ k# u% J
1.5 以粉煤灰为原料% w) ]! L* k5 s% N. I& N0 i
粉煤灰是火力发电厂水力除灰系统排放的固体
& {( Z- m+ Y6 Q3 c# n& {" ]5 \废弃物。由于粉煤灰中约90% 三氧化铝呈玻璃态.- f, _  K: M# n0 o% b9 f9 `: M+ a
活性不高。酸溶很难直接把三氧化铝溶解。以往通' W9 o1 F& [# L* X
常采用碱石灰法。但设备投资大,对设备腐绌性) t" G$ @! D7 g
高,能耗大且需大量纯碱,实际生产意义不大。有5 [2 ?, F0 h8 F; U
人用KF、NH4F等作为助溶剂打开硅铝键,再用酸& j  m" b5 ~' z+ w, ~
溶,以提高氧化铝溶出率.酸溶后得到氯化铝,再
' \' G7 g9 k5 {9 f8 Z5 m0 L1 \- {用热解法或用氢氧化钠调节盐基度。陆胜等 用2 v& u* l5 E. k  o7 a& b& h
粉煤灰为原料,NH F为助溶剂,制得了聚合氯化# v$ K. h1 E+ A/ ~- F; H
铝产品,据称能耗低。
5 N4 ]$ T! W2 A; A' l) ~# Y2 R$ I2 国内聚合氯化铝制作过程中存在的难点问题及
: `  W% o9 J/ M2 U, _6 W" k; Z6 j, C& _: U/ W解决建议7 \) J" {$ Q- n4 W" j, w
我国对聚合氯化铝研究较晚,但发展迅速,随
2 [. T3 Q9 h+ L着聚合氯化铝的广泛应用,对其研究也需深化。国
- {5 n. \9 S5 d' T3 I* x+ ~内虽对聚合氯化铝中铝离子水解形态研究了多年,; \) w7 O* {0 ]- h) e2 Q& U
但仍未取得一致共识,汤鸿霄等学者认为A1 为最" l8 E+ N8 ?( \( e# v0 W6 G
佳组分。其含量越高。絮凝效果越好。但也有学者
0 R6 w. v8 Y6 y2 }' N; t认为A1 并不是决定混凝效果的首要因素 引,这方
! h2 ~; s  P/ P) l! @" [面是近几年的研究热点。也是难点, 需进一步研
+ I2 d; @0 v. m# {/ o3 b# h究;由于聚合氯化铝确切形态复杂,目前用盐基度0 F/ I& M! N6 C9 a3 M8 Y$ ?
反映其聚合程度和絮凝效果,而没有考虑钙、铁、
5 X7 O2 v$ x) S硅等离子参与聚合对盐基度计算的影响,而上述离2 C; l" F+ L. {- i  S/ {2 W9 w; g, v
子一般对絮凝效果有着促进作用,这些难点都需深
% A* F- W$ G- A& @( L4 F2 a入研究。国内PAC_T业在产品制备中,主要存在
: J- e( F" b% e: Y/ ~& C3 ^3 K以下难点问题
9 O0 u. G3 q" g/ S" w2.1 产品纯度问题# A1 @! v& M9 \5 B1 C: W
氧化铝含量是聚合氯化铝产品的重要指标。通
7 o9 [$ _0 A) }* y1 k/ k常认为其含量越高、纯度越高,说明品质愈好,我
) t8 i7 p" g0 \/ D& }/ Z国聚合氯化铝行业中,除少数企业能生产部分系列
0 D( V. O( s6 t, `; `  B产品及专用产品外。大多数企业都是以铝土矿、铝
3 z5 v6 D' S" W. g% z) d& \+ o酸钙和副产盐酸生产单一的低品质聚合氯化铝产, o4 r) U- f2 |. A' ^) a0 [
品,生产规模小.技术含量低,产品有效成分氧化: q3 o/ m- A/ `! f  q! ~
铝含量低、杂质多,而高效、廉价的复合型聚合铝
) n# n, r, D6 Z1 x2 d盐和高纯度聚合氯化铝产品很少,满足不了市场需
5 q6 G+ J  b" c5 }) N) i) }求,特别是满足不了造纸工业对高纯度聚合氯化铝* U7 i- y$ `' E5 |) |1 H* Y# }! w5 Q
产品的需要。这方面既是难点,也是研究热点之/ U" }$ C8 r: D! Z8 D' C

: ~. r$ E5 q, ~7 q" M。因此,企业应该避免短期投资行为,应积极推
$ j9 ?! A6 ?0 H+ P( b广新工艺技术,提高生产技术水平,同时需加大新
8 ]1 N9 v$ @& u9 x. k% T3 l9 Y产品开发力度。
% h: u) t) H# ~% s' ~" b2.2 不溶物的问题( ]* b8 m7 N$ s4 m' \
国家标准对市售聚合氯化铝的不溶物含量作了
2 N1 [% ?) [7 i" U+ T明确规定。因国内企业一般选用矿物作为原料,而4 S7 I, Z% X, S2 d3 q
矿物等原材料一般成分复杂,并需经过破碎等加* E. y+ k, K6 S; O5 W/ R/ `
成粉末。且粉末越细,氧化铝溶出率越高。但是相
0 c" j9 n6 j/ F- ~应不溶物等杂质也就越难沉淀。因此如何有效降低! ]4 r* q8 S. H8 Z7 @- R1 f( D
不溶物是聚合氯化铝生产急需解决的难点问题。解
: f4 M- @# n- o( {) q, @+ B+ y决方案除合理DI1.T.矿物和选择丁艺外,固液分离效  }  n9 z# h2 M9 C' w5 j. q
果与不溶物含量有直接联系,合理的分离方法选择
3 B9 {- @% d9 z, h* `也是重要的环节之一,常用固液分离方法有:①; w2 a7 u# N( a; _
自然沉淀法。但通常需要时间长,不适用占地面积
% w& G& _* q1 D/ L9 }& a' G5 y; _. L小的厂家。② 板框压滤机压滤,但投资大,能耗
7 _* ~# i9 t. f高。③ 投加聚丙烯酰胺助凝剂,控制好投加量,
* b) _8 `0 V' d& P. t% f2 u" d% F通常会取得较好的效果。
: m! j( f1 f. i' {3 }2.3 盐基度问题
4 [" `& _# }. W盐基度越高通常产品的絮凝作用越好。一般可( ^( \' M* ?: T. T4 M* Y
在低盐基度产品中投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、碳" q1 s7 d- O# X
酸铝、氢氧化钠凝胶、石灰等来提高盐基度。若考
2 C: }. s% p' L: q+ ~" F虑到不引入重金属和其它杂质。一般采用加铝屑和2 K  g$ r' A0 C; a; q) u
铝酸钠的方法。但成本要高于铝酸钙和铝灰, 目前
& r9 w) {+ U( [. w0 u5 n- t国内较多企业采用铝酸钙调整盐基度。
6 p0 i0 v5 u( f2.4 重金属等有害离子的去除问题
6 j9 Z8 k  ~6 E+ \& q! }% {某些原料中重金属等有害离子含量很高。可以! B/ @1 ]6 I2 ]: G
在酸溶过程中加入硫化钠、硫化钙等硫化物.使有
& w; Y- w2 m( @+ v; j, [' e害离子生成硫化物沉淀而去除;也可以考虑用铝屑" L8 C4 A! S% y2 ~& i9 V
置换和活性炭吸附的方法去除重金属等有害离子。! f  W5 F8 ]/ Y" ^3 @$ G+ w! e) z
2.5 盐酸投加量问题; J. C+ j- o5 \
制备聚合氯化铝方法很多,但实现一定规模工2 R, X. S5 Y" ]$ e+ W
业化生产的是酸溶法和碱溶法,其中由于生产成
( Q6 d5 _& Q8 d本、氧化铝溶出率等问题。酸溶法实际应用较碱溶
9 m" X6 c8 l7 }* P& n$ U法多,而酸溶涉及到盐酸浓度、盐酸投加量等问
( A& m; T+ ~! ?0 |题。盐酸浓度越高,氧化铝溶出率越大,但盐酸挥
6 z* v1 f2 M" l发也就越厉害,故要合理配置盐酸浓度。质量分数
2 a: B, n3 P9 M7 w通常为20% 左右;盐酸投加量少,氧化铝溶出率
7 }7 d9 H2 ~* o3 F2 S7 X低.而投加量大时.制备出的聚合氯化铝盐基度/ |) N+ \' o* D2 O" }) G
低、腐蚀性强。运输困难,故需合理投加盐酸量。
3 E' S. `/ c* g7 u+ e* |' S3 结语与展望" F# x& v# o) r8 f3 W% D  F0 J9 Q
聚合氯化铝在国内外是发展较快的精细化工产! x; e  ~& m8 Z6 t: C7 @
品.在斜管填料中是一种高效的聚合氯化铝,其研发对水. R4 M2 k" {! T' r- `
处理及精细化工具有重要意义。目前在产品开发上
; s/ Y5 s- |# \+ m有两个方向.一是开发新材料制备聚合氯化铝
: E! z3 I: [5 o/ ^品,以铝屑、铝灰及铝渣等原料制备聚合氯化铝产7 l' e/ O- G' H) @- M% l
品,工艺较为简单,早期发展较为迅速,但近年来
6 @1 T% ?4 H- U' v5 }9 o: u由于含铝屑、铝灰等含铝材料的价格上涨,以及利: y5 V# ~8 |5 |* H2 v2 t' w/ Z9 |) i
用其生产其它具有更高价值的含铝产品的出现,用
( C# F) y/ x/ Q  v4 x* c  a此原料生产聚合氯化铝已日益减少。以氢氧化铝、
( P6 X3 d/ V8 R/ ^! E) I$ s氯化铝为原料生产成本太高,故目前国内一般采用4 X" A7 F( q' b' H- g5 K' S% a
含铝矿物为原料制备聚合氯化铝。近年来利用工业
  s, {, A0 Q6 o1 ?4 o: F7 v2 \生产的废弃物(粉煤灰、煤矸石)作为原材料的研究; D& n3 S& W6 C+ F* J) u% ]* R
应引起足够重视.利用工业废弃物作为原料来生产& C2 `# u: U/ N# ?" O+ [% @
聚合氯化铝既节省材料费,又能使废物循环利用,
9 d+ N& c7 T$ L$ o% g是非常有市场应用前景的研究领域 另外一个方向
# Z- t5 E0 x: \3 A* B) i是聚合氯化铝与无机或有机高分子聚合氯化铝复合或复
* P( H/ I: a$ Y0 }配应用的研究,复合或复配药剂可以弥补单一絮凝- V4 I- k6 z- S, \3 K4 t
剂的不足,兼具了各自单一聚合氯化铝的优点,适应范1 q: p  G2 E' E. N
围广,还能提高有机物的去除率,降低残留金属离
. ~" h7 m3 z# M: s% t子浓度,能明显提高絮凝效果。此外, 目前国内
% h: _& W! U' [+ H, K8 d! jPAC的生产工艺多为间歇生产,污染严重,原料
; o; o7 E& |) a1 T4 _4 {利用率低,产品质量不稳定,开发高效连续化生产
, G. t) i3 v4 d( G& w9 {工艺,必将成为今后工业生产研究的热点
1 B( s( g1 Z7 ]7 u- t2 g5 A参考文献:8 v# Q2 G. v2 k4 F2 D
[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# {% S# ]" G3 e+ k# a值与盐基度的相关性研究[J].化学反应工程与工艺,2006,, Y% Z# S% Q) s, O. f  O8 S2 ^2 O
16(1):38—41.7 o! B$ j1 d$ M+ N1 b+ u- @1 Y
[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7 a* S, c) {' }3 m/ ~- U- e
[J].斜管填料技术,2002,28(6):350—351.
, ~' ^) G2 U- S5 g: j9 \) t% n& z[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+ c0 B8 _4 z: s$ o
业斜管填料,2003。23(3):5—8.
: B: h  ~4 k0 J[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
) l- U1 X! Y& c; H) C9 x; E5 S' M0 `& V素[J].工业斜管填料,2007,27(2):57—59.
4 e5 g) U( c( z' G# B8 i[5]赵华章,彭凤仙,栾兆坤,等.微量加碱法合成聚合氯化铝的5 f. _: [8 I; _6 v; K5 n3 ?& g
改进及All3形成机理[J].环境化学,2004,23(2):202—207.( X# E8 |4 @6 Z7 L; H
[6]Akitt J W ,Elde~J M.Muhinuclear magnetic resonance studies of$ }; H- q2 `7 w: \, V
the hydrolysis of aluminium(Ⅲ )[J]. Chem Soc Dalton Trans,7 c! |- p5 N5 p0 h2 m  u5 ?9 i' X
1988,19(6):1347—1355.
6 h1 p) X) O9 _5 l( ~[7]Kloprogge J T,Seykens D,Jansen J B H,et o1.Nuclear magnetic2 f* N9 W9 D3 j! G" k
resonance study on the optimalization of the development of the A1134 C7 L: d9 `! }$ |+ W# L2 y1 J
polymer[J].Journal of Non-Crystalline Solids,1992,142(2):: I6 r5 l% l! P  j; ~. a
94—102.  v& {  X0 O- H
[8]Bertsch P M.Conditions for A1l3 polymer formation in partially neutralized' ?! e* i+ q' n& \, n3 N
Aluminum solutions[J].Soil Sci SOC Am,1987,51(6):$ ^4 T" ^* W9 @) x- o0 y
825—828.
- |+ F% P; {8 e- B2 Y9 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
1 |! I0 K. `: V" M机盐工业,2o06,38(1):35—37.0 _! U5 t( S* N! `
[1O]曲久辉,刘会娟,雷鹏举,等.电解法制备PAC在斜管填料中
9 a( @* ]0 U' ?6 d# }的应用研究[J].中国给水排水,2001,17(5):l6一l9.0 B" h. B: W- I
[11]何锡辉,朱红涛,彭昌荣,等。电解法制备聚合氯化铝的研; L9 x' |- c% i) R9 e! o  }
究[J]. 四川大学学报(自然科学版),2006,43(5): 1088一
) S% w6 P  N7 l+ }# O, }l092.
1 ]9 U; I& \# a[12]罗亚田,皮科武,钟春妮,等.倒极电解法合成聚合氯化铝& [7 w5 ?+ ^  w4 M+ E- R
聚合氯化铝[J].化工环保,2004,24(2):145—147.
0 \7 `2 G  F- l1 c0 ^[13]路光杰, 曲久辉,汤鸿霄.电渗析法合成高效聚合氯化铝的
+ {' l7 A( F2 \5 l6 d2 i研究[J].中国环境科学,2000,20(3):250—253.
$ I6 g2 B8 r' X6 O[14]彭跃莲,刘忠洲.超滤膜的一种新用途— — 制备聚合氯化铝  v& K6 r7 i, [" K1 C) ^% b5 Z5 _
聚合氯化铝[J].膜科学与技术,2001,21(3):37—41.# i- _( B( p; k! c; l
[15]张健,贺高红,李祥村,等.中空纤维膜法制备聚合氯化铝
' Y0 J9 Z" {0 f) H的研究[J].化学工程,2007,35(3):71—74.; a- m5 E& t) G
[16]常青.斜管填料絮凝学[M]. 北京:化学工业出版社,2003.
+ I4 `4 M0 g& e77-78.
1 |2 H! k: H1 x" P5 E4 Q9 D5 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4 N& W! Y: [1 y7 H% H, N
(PACF)的合成及其应用[J].环境化学,2007,26(1):35—38.2 {0 w: W! a4 O; v% g. L
[18]马艳然,于伯渠,鲁秀国.从煤矸石中制备聚合氯化铝及其
2 A6 K4 F+ L, e! X# d# S3 I8 B应用[J].化学世界,2004,(2):63—65.
- {9 @+ @9 C: s* ]7 V[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% R5 d& C; z  }" K. }6 n
业出版社.2o05.45—46.
! R: ~7 T/ D( C4 a$ I+ a[2O]郑怀礼,张海彦, 刘克万,等.用于市政废水除磷的聚合氯
* K. T- m" H- W$ _& ?1 x& C铝铁聚合氯化铝研究[J].斜管填料技术,-2006,32(6):34—36.) B& R& [9 F5 Y  R
[21]董申伟,李善得,李明玉,等.利用铝土矿和铝酸钙制备聚. c/ H5 S- t9 R. d" s' c
合氯化铝的研究[J].无机盐工业,2005,37(12):31—33.
0 r5 m+ F* E. s0 `* h. [[22]陆胜,赵宏,解晓斌.生态处理粉煤灰制备结晶氯化铝、聚
) J4 R, A% k, F' c& e合氯化铝的实验研究[J].粉煤灰,2003,10(2):10—11.
% r  u( ^* g8 k+ [: ~[23]李凯,李润生,宁寻安,等.不同聚氯化铝系列的水解聚合5 C1 G/ C" y% S$ o" j$ D8 w  F
形态研究[J].中国给水排水,2003,19(10):55—57.* Z. x2 K$ }* E9 m3 z
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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