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潘碌亭，束玉保，王键，吴蕾' p8 y5 P& J1 @* t7 t
(同济大学污染控制与资源化国家重点实验室，上海200092)
, C( h1 N- G1 \0 s' O) L5 T0 O在斜管填料领域中，絮凝法净化水是最古老的固
4 y7 o6 H0 H# N+ B3 Y, T液分离方法之一，由于其适用性广、工艺简单、处
; y X4 }' T% @8 ]; e理成本低等特点，絮凝法目前仍广泛应用于饮用' o& K/ j) a. J9 v
水、生活污水和工业废斜管填料中。
; ]. p' I2 ~- u8 ?聚合氯化铝(PAC)是一种优良的无机高分子絮
' a# [7 x: I. c$ ]( P凝剂．它首先在日本研制成功并与20世纪60年代! W- U; i- n- O6 r7 @" U
投入工业化生产，是目前技术最为成熟，市场销量+ N2 c. ^) K5 |' e' I
最大的聚合氯化铝。PAC使用时具有絮体形成快、沉
% U& d3 U% R! _% t$ h2 v淀性能好，水中碱度消耗少，特别是对水温、pH% K- G# O, o* x( V3 P0 E8 ]8 I6 X
值、浊度和有机物含量变化适应性强等优点。我国6 z' l9 l T7 \# r! n! V2 z& D
从上世纪70年代开始,铝盐，已对聚合氯化铝进行了研# x0 ]9 t) n# u
发，近年来随着实验室研究的深入，工业生产得到
8 g4 H* Y' i5 p9 h) n. d了快速的发展。本文从PAC生产的不同原料的角' [9 z" ~ m% N3 F) G+ u8 R
度．对目前我国聚合氯化铝的生产技术进行了论述
0 y( L, ~, _- s7 i3 i( K8 W和探讨2 H' `9 W9 t0 ^( z. Y3 Y' I7 l
1 聚合氯化铝的制备技术. Y3 ~' {5 f; v7 Z
1．1 以铝屑、铝灰及铝渣为原料
8 A" `. F+ Z# T& t1．1．1 酸溶一步法' b: V. I& a9 e
将盐酸、水按一定比例投加于一定量铝灰中，
, v7 P' O$ Z7 Q7 G在一定温度下充分反应，并经过若干小时熟化后．
2 I9 P4 X2 W' B) v/ |6 g7 w放出上层液体即得聚合氯化铝液体产品。铝反应为
$ E/ V) M0 }6 K, \' i8 X2 ]放热反应，如果控制好反应条件如盐酸浓度和量，! O5 j5 x6 s# m& C0 ~9 n
水量及投加速度和顺序，就可以充分利用铝反应放& U# q/ {/ @, z8 M0 U& O
出的热量，使反应降低对外加热量的依赖度，甚至0 o* l; t7 w! ^, U3 l
不需外加热源而通过自热进行反应，控制其盐基度
; L+ [" a- t. Z/ j, |至合格。该法具有反应速度快，投资设备少，工艺8 b: K* V+ V. s
简单，操作方便等特点，产品盐基度和氧化铝含量
+ [- b& k0 ^" x$ s较高，因而该法在国内被普遍采用。但此工艺对设8 G+ n9 p# `) D
备腐蚀较严重，生产出的产品杂质较多，特别是重
5 v/ U1 m' r* c/ A* {' V, K金属含量容易超标，产品质量不稳定。阮复昌等?( m+ g/ v3 R& o! I( Q& f4 ?
利用电解铝粉、分析纯盐酸为原料，在实验室制备
& _! ^- b3 N' l( o! a5 d出了超纯的聚合氯化铝，据称可用于实验室制备聚
: n" B: ?1 U: `' A合氯化铝标准溶液。
6 E$ `0 p7 [: ?0 N; H! ^* f9 K1．1．2 碱溶法: f2 |6 x: [: \* B% `4 C
先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液，再% z6 w Y; B- Y ^& g$ v7 ?5 V
用盐酸调pH值，制得聚合氯化铝溶液。这种方法: S# \7 e5 l2 ]- ?$ ~' Q5 X
的制得的产品外观较好，水不溶物较少，但氯化钠6 A6 @/ g/ `" b% A2 s3 H
含量高，原材料消耗高，溶液氧化铝含量低，工业% w0 H0 u* U- ~9 }7 n# _# O
化生产成本较大
; M& o( z0 d4 d1．1．3 中和法3 J3 _1 T( z9 |) R- K* w/ C
该法是先用盐酸和氢氧化钠与铝灰反应．分别( m7 k, Q$ l. S4 x$ h# b
制得氯化铝和铝酸钠，再把两种溶液混合中和．即1 g+ w& O2 f/ Q1 D% U
制得聚合氯化铝液体。用此方法生产出的产品不溶' m1 I" F0 \1 h& q
物杂质较少，但成本较高。刘春涛等l2 先用盐酸与
' R3 ~ D+ Q6 ]0 p& r$ z铝箔反应，再把得到的氯化铝分为两部分，一部分
) Z2 }! H1 D; T% m$ _1 M用氨水调节pH值至6～6．5．得到氢氧化铝后．再
1 q, t: I5 @# @4 r$ F9 |# n: N把另一部分氯化铝加入到氢氧化铝中使其反应．得
' `1 T' Y" _! C M( T到聚合氯化铝液体产品，干燥后得到固体产品，据. a* ?2 ~: R2 ~2 m2 T' V
称产品的铝含量和盐基度等指标都很高。
" X. ^; W9 B- }# ?+ s' b1 a7 H9 p1．1．4 原电池法
% f9 [! S7 J6 p* t该工艺是铝灰酸溶一步法的改进工艺，根据电, e, X+ i" ?2 h+ f8 N9 Y
化学原理．金属铝与盐酸反应可组成原电池，在圆
( ^' v: x* R3 ]/ A+ S: t桶形反应室的底部置人用铜或不锈钢等制成的金属
" d6 q9 b0 G- p8 \; `筛网作为阴极，倒人的铝屑作为阳极，加入盐酸进
7 U; a% Z1 A4 m$ R) N1 [* O行反应，最终制得PAC。该工艺可利用反应中产0 }0 P+ ~2 F, Y1 ~5 x1 D- T
生的气泡上浮作用使溶液定向运动，取代机械搅% S! i' ]1 j. l$ a) @
拌，大大节约能耗 ]。
B, z5 Y# X$ K8 M, {% ~6 j1．2 以氢氧化铝为原料
8 a* l; _, h1 j将氢氧化铝与盐酸和水按一定比例，在合适的
- y8 I/ W. @+ P* t8 i2 V- O温度和压强下反应，熟化后制得聚合氯化铝产品。: G: o+ W0 F+ S* E7 j: h
该法生产工艺简单，在上世纪80年代是国内外普 V$ K8 n/ S: J' E3 }$ a3 a
遍采用的一种工艺。由于氢氧化铝酸溶性较差，故
: _* S/ S. b, |* ~; \酸溶过程需加温加压。但此法生产出的产品盐基度
& O. B: |3 ^/ i4 X1 L4 j9 P不高，通常在30％ ～50％ 范围内，国内已有很多7 N! O |* L. O: g. ?( A7 o" h- Z
提高盐基度的研究， 如投加铝屑、铝酸钠、碳酸
4 I7 k, D5 I7 G钙、氢氧化铝凝胶和石灰等．此法生产出的产品杂8 s4 i3 G& E' b& d7 h
质较少．但以氢氧化铝为原料生产成本较高，制3 g8 |: T' F0 S/ z4 a
得的产品多用于饮用水。晏永祥等 采用氢氧化铝$ L- f7 f( A- ]1 u, ^6 r8 K$ R
酸溶法．以纯铝板为除铁剂．制备出了高纯聚合氯
! Y4 Z* x6 g5 I+ T5 ]化铝。1 h% u: W# a! y3 _- x# r% F; W
1．3 以氯化铝为原料
- b B& i# s& g( W x1．3．1 沸腾热解法
" O8 x1 F9 ?2 n9 ?用结晶氯化铝在一定温度下热解，使其分解出
E& I% A6 |7 H# e氯化氢和水，再聚合变成粉状熟料，后加一定量水
6 d4 y* r/ C. | O8 Y& |搅拌，短时间可固化成树脂性产品，经干燥后得聚
: V. ?0 n/ N1 R% x3 F$ g合氯化铝固体产品。) x6 E; o1 j& J( t% f
1．3．2 加碱法
, g' R5 r4 _ Q8 K& |1 E3 s. f: n先配置一定浓度的氯化铝溶液，在一定温度下
' M) h) I3 _( P. ?强烈搅拌 同时缓慢滴加一定量的氢氧化铝溶液，
2 w( b8 Q( |# m( b" I2 |2 b反应至溶液变澄清，上清液即为聚合氯化铝液体产0 D# b& b9 c2 D, K* M) a! Y4 G. b
品。通常认为微量加碱法(极慢的加碱速度)所得产8 P# E5 K: c! _
品的Al 的质量分数可达80％ 以上，赵华章等% J, T1 u; Z) }1 T3 w
通过提高温度等手段制得了总铝浓度为0．59 mol／
7 B5 ^9 v' S6 J1 ?; d# GL，Al 的质量分数达80．7％ 的产品。但国外有报
! ^7 J5 n% R6 r& ` u: }6 X5 D道指出在铝浓度很低的情况下，缓慢加碱得不到5 S! [; I, U) s3 g: I" S7 K# C, O
Al 反而在90 c【=下通过快速加碱可得到Al 的质
3 ]6 D9 k% y" }( ]1 R量分数为100％ 的PAC溶液 ，于月华等 用逐
' x4 {+ ?! Y6 j+ o+ K$ y滴加碱法制得聚合氯化铝，制得的产品据称Al 含‘
6 d9 v& |- I# n/ N4 ~' u- s2 n量也不高。
! U; V: A1 M7 S* H1．3．3 电解法9 z" M* L5 q6 e& ]# y- x+ e/ V% B
该法中科院研究较多，通常以铝板为阳极，以
$ I7 X& E% ?& j- \* G不锈钢为阴极，氯化铝为电解液，通以直流电，在/ a+ j6 E* [! }" P
低压、高电流的条件下，制得聚合氯化铝。曲久辉
) M6 \0 P4 T- f' R等 10]利用此法制得了碱化度高、Al 含量高的聚合
8 [* H f1 N$ [" S& Z E/ i氯化铝产品。也有学者对此装置进行了改进，如何
( _# R" h$ J" B' A! a锡辉等? 用对氢过电位更低的金属铜作阴极．且" t: C) `3 _+ S/ G s! R+ M
可提高耐腐蚀性和导电性。罗亚田等_l2 用特制的7 j+ n) f7 E$ e5 k& U
倒极电源装置合成聚合氯化铝，据称可以减少电解8 O9 c5 ?; F/ ^7 C
过程中的极化现象。
' I9 A3 R; D% e H% S1．3．4 电渗析法
0 L; m! Y( b9 @5 M3 _路光杰等l13 对此作了研究，以氯化铝为电解
+ k( |4 S6 _: z* {, @3 o7 h! R! t2 s) o液，以石墨(或钛钌网)等惰性电极为阳极，多孑L铁% w6 K W- r5 U! F R
板(或铂片)为阴极，以两张阴离子交换膜构成反应# S+ j: D% B6 {& O k( [$ V# d/ Y
室，通以直流电，反应后得到聚合氯化铝产品。$ }) S7 {! A0 }1 M' U: a ]' \
1．3．5 膜法% \3 Z! k. V4 o; u) R
该法把碱液放在膜的一侧，膜的另一侧放置氯5 } a0 j" p5 U2 |/ h
化铝溶液，利用膜表面的微孔作为分布器，使碱液
+ p5 E) z8 ]& r) M- U) ?通过微孑L微量地加入到氯化铝溶液中去．从而制得
y- D, K2 m; N5 WAl 含量高的聚合氯化铝。彭跃莲等ll4’利用超滤膜
+ B i* } X$ w' N制得的聚合氯化铝产品Al 的质量分数可达79．6％
8 d$ `' N8 `+ W: t9 w# _以上．张健等_l5]利用中空纤维膜制得的聚合氯化7 w. K; H e8 ~2 a" A! c5 w- P
铝产品中的Al 的质量分数据称可达90．18％。: G9 E% \3 L, w5 e U
1．4 以含铝矿物为原料5 {+ F6 H8 E( A. d
1．4．1 铝土矿、高岭土、明矾石、霞石等矿物8 ]# j: O& F- V8 Q2 p- ]7 F
铝土矿是一种含铝水合物的土状矿物，其中主
( W) S& v3 O* v/ v要矿物有三水铝石、～ 水软铝石、一水硬铝石或这
. H" e9 D: c! n, h几种矿物的混合物，铝土矿中AI O 的质量分数一
' _$ h& u' ] {般在40％ ～80％ 之间，主要杂质有硅、铁、钛等2 d: B0 r' H) v: y& [) T6 @. q
的氧化物。高岭土铝的质量分数在40％ 左右，其
; _5 F7 i( @" e' l& l# |分布较广，蕴藏丰富，主要成分是三氧化二铝和二
+ T: u* z6 W- l* T4 C6 r氧化硅。明矾石是硫酸复盐矿物，在我国资源较为9 ?1 M- a/ b* f3 O0 c
丰富，明矾石在提取氯化物、硫酸、钾盐的同时，
) H; R, S3 {. o1 f可制得聚合氯化铝，是一种利用价值较高的矿物。: l# D4 E8 X4 u D
霞石铝的质量分数在30％ 左右，若用烧结法制聚, U/ W* y1 X5 J$ c
合氯化铝，同时可得副产品纯碱或钾盐。这些矿物
) h/ W2 }) ]5 e9 V* [5 C; j一般采用酸溶法和碱溶法来制备聚合氯化铝_I6]。
7 [( Y ?) r6 e' f* {5 S5 U: a酸溶法适用于除一水硬铝矿外的大多数矿物。
4 `0 n9 b( D% j6 a+ a生产工艺是：① 矿物破碎。为使液固相反应有较
* T1 T3 Y7 Q. S# i% Z7 ]大的接触面，使氧化铝尽量溶出，同时又考虑到残
/ L4 A5 u; h' P: r+ B渣分离难度问题．通常将矿石加工到40～60目的
: i% ^0 i$ u0 F3 T, N粉末。② 矿粉焙烧。为提高氧化铝的溶出率，需
8 f: q5 h5 l2 {: f0 |对矿粉进行焙烧．最佳焙烧时间和焙烧温度与矿石& H" [. |) D8 C9 V+ y' C
种类和性质有关，通常在600～800 cC之间。③ 酸 K4 O- {7 U G1 H
溶。通常加入的盐酸浓度越高，氧化铝溶出率越
# W5 X: W7 J3 z/ u/ I' e" N高，但考虑到盐酸挥发问题，通常选用质量分数为' E- i7 P0 t4 B( P
20％ 左右的盐酸。调整盐基度熟化后即得到聚合
+ }; R% {! g# J3 {氯化铝产品。胡俊虎等[171以煤系高岭土为原料，
1 b, Z; L1 z2 C2 L& [氧化钙为助溶剂，酸浸一步合成制得聚合氯化铝
9 ]8 Y( }( C; ^; O铁．干燥后固体产品测得氧化铝的质量分数大于
' ^4 Y' [8 [- {2 {30％ 。
% M2 R" w$ T/ S, ~3 B. [一水硬铝石或其它难溶于酸的矿石，可用碱法- ^- c6 I5 w& ~7 U
制备聚合氯化铝。生产工艺前两步与酸法一样，都
2 Z) U9 n) j1 ?需破碎和焙烧，后用碱溶，用碳酸钠或氢氧化钠或
% i3 i6 Q# c: X4 r* l/ O7 r其它碱与矿粉液反应，制得铝酸钠，再用碳酸氢钠
5 \; H% Y, o# p0 P# V和盐酸调节，制得聚合氯化铝。碱法投资大，设备- ^' g8 a! [7 L+ x' x/ ^8 a( N
复杂，成本高，一般使用较少。
! E5 S% x. d( O1．4．2 煤矸石1 y4 R2 R3 o* z. ?: z2 F" V
煤矸石是洗煤和选煤过程中排出的固体废弃
8 } J! r$ j8 C3 R8 e物．随着煤炭工业的发展．煤矸石的产量日益剧
; b D7 k5 h: j* R, J, [' P4 f0 N' O增，而废弃煤矸石容易污染环境。以煤矸石为原
' v1 ]6 v% h+ U' W" A8 r6 G& a料生产聚合氯化铝，不仅解决了其污染问题，而3 f: ^, ^# v9 U
且还使其有了使用价值。煤矸石一般含有质量分
+ J0 {, S2 R. a0 A# d, x! }数为l6％ ～36％ 的AI2O 2．5％ ～15％ 的Fe2O 和! t6 B. d( f( o; I
5l％ ～65％ 的SiO ，利用煤矸石为原料可制得聚合' `4 ] y& w' v* Q5 [
氯化铝或聚合氯化铝铁， 自上世纪60年代以来，
. f$ z% n0 e+ L t已经投入工业化生产。常用的生产工艺是：煤矸石
# `8 H5 w. J& s, {2 _3 L* D1 a* r8 Z经破碎和焙烧。在一定温度下加入盐酸反应若干小
8 p* a) q9 R5 O6 L- ?6 v( O: U时后．可加入聚丙烯酰胺进行渣液分离，渣经适当
1 n6 }, g; b+ y: Y处理后可作为制水泥原料，母液经浓缩结晶可制得$ s7 T" w7 e/ e& l8 B4 t
结晶三氯化铝。这时可用沸腾热分解制得聚合氯化
/ A1 O# J% W K' C# ]铝，也可采用直接加入一定浓度的氢氧化钠调节盐
, t) C% _: W& d: a2 T基度制得聚合氯化铝。马艳然等『l。 利用煤矸石为
) U% o* [5 c2 F+ `3 W9 A8 l7 G2 T原料制备出了符合国家标准的聚合氯化铝产品。% Q( x! d V8 Z& q" O
1．4．3 铝酸钙矿粉2 q' S9 w# i& X7 E+ m
铝酸钙粉由铝土矿、碳酸钙和其它配料经高温
8 C8 B" G& \' p- N' Z# [- ?4 p煅烧，冷却后磨粉而得。按制作聚合氯化铝方法的0 d% f& r7 d" x" \8 u1 S% P
不同，分为碱溶法、酸溶法和两步法。6 D g5 d8 C+ j: o+ \, [
(1)碱溶法
# k0 I B6 R0 Z$ G9 y2 q3 X% ?4 e! j5 Q用铝酸钙矿粉与纯碱溶液反应得到偏铝酸钠溶! W w8 |; u% J; A
液，反应温度为100～ll0 cC，反应4 h左右。后
" @! i' S9 _$ N% a- ?. a0 p在偏铝酸钠溶液中通人二氧化碳气体，当溶液pH
; N A& m; H$ k5 R7 [8 s4 k) N值为6～8时。形成大量氢氧化铝凝胶，这时停止# g- c% v5 h! b
反应．这一过程反应温度不要超过40 cC，否则会
! l' {6 Z* g7 f. l* N形成老化的难溶胶体。最后在所生成的氢氧化铝中( v. f' p% _* O4 f5 w( W
加入适量的盐酸加热溶解，得到无色、透明、黏稠
( h# _$ s5 G3 z- j: i$ V2 C) b状的液体聚合氯化铝，干燥后得到固体聚合氯化
: t9 x4 q1 M4 U7 W" B" z, L P2 ^铝。此法生产出的产品重金属含量低，纯度高，但, ], H, d# A9 E+ X* d7 [
生产成本较高[19]。, z9 ~, p. ]6 ]# \) h& m- E& l+ Z
(2)酸溶法
7 Y+ ?- D' m" v% H( k把铝酸钙粉直接与盐酸反应，调整完盐基度并
; L% y" T3 a1 E" p0 d熟化后即得到聚合氯化铝液体产品。该法工艺简$ } ]7 L( b1 W. b$ S/ n7 y, d
单，投资少，操作方便，生产成本低，但产品的不' ]1 j$ d ^: W) A
溶物，重金属含量较高，固体产品氧化铝含量通常
1 r" Q6 f% @5 M5 v8 }+ S2 s+ e不高．质量分数约为28％ 左右，产品外观较差，
. g% j. n# h- W铁离子含量高。郑怀礼等 用酸溶法制备了聚合4 {# ?6 S9 a# p# d6 K
氯化铝铁。
/ l# j. @! E( [( [+ V8 N7 S4 o(3)两步法& f; C, V0 y4 v3 X
这种生产方法一般采用酸溶两步法的生产工* N2 P* f. [9 o
艺，在常压和一定温度下，第一步加较高的盐酸量
0 E, j6 `$ F; l4 K' C比到铝土矿粉中，使氧化铝尽可能溶出，第二步是
! ~7 p5 I! S. g把第一步反应的上清液与新加入的铝酸钙粉反应。$ [% R8 m& ]# u) b
这一步既有氧化铝溶出，又可以调节盐基度。通常
( V, s, a1 c) n7 B' z! o第一步的氧化铝能溶出80％ 以上，第二步的氧化+ k0 C+ r% q5 p! z% T2 [
铝溶出率在50％ 以下，故第二段沉淀矿渣一般回
. J* R0 g. P% @流到第一步反应中去。董申伟等 用铝土矿和铝: x) b- n. G8 l3 O3 [4 e" \: U
酸钙粉为原料，采用酸溶两步法工艺，制得了氧化
8 ]3 M7 `. A+ L% X4 } f" a; `4 b' E1 g铝的质量分数为10．11％．盐基度为85％ 的液体聚- V0 F) r( c$ @: @2 I, I
合氯化铝产品。
* m$ }5 b3 O/ L# @& K; I. H' G1．5 以粉煤灰为原料
3 u; b. L1 w/ e5 V5 Y7 ^粉煤灰是火力发电厂水力除灰系统排放的固体
$ j0 z( U7 o0 V$ [废弃物。由于粉煤灰中约90％ 三氧化铝呈玻璃态．
, G2 G6 b X+ w3 [ V. x' ^3 p活性不高。酸溶很难直接把三氧化铝溶解。以往通# G' D4 T8 E$ W {% J% X- _
常采用碱石灰法。但设备投资大，对设备腐绌性; A! g( [( u9 e. S
高，能耗大且需大量纯碱，实际生产意义不大。有
]2 w: g: w$ N& V( p# T" _人用KF、NH4F等作为助溶剂打开硅铝键，再用酸% T* |/ `6 ^0 S4 Y7 a8 Q. g
溶，以提高氧化铝溶出率．酸溶后得到氯化铝，再+ E: Y8 K5 O s
用热解法或用氢氧化钠调节盐基度。陆胜等 用
, g' u9 K, H3 n3 ]2 M粉煤灰为原料，NH F为助溶剂，制得了聚合氯化. ?- Q' d; K, ~
铝产品，据称能耗低。
/ B# Z2 O/ c3 K/ \' ]) Y# U* R2 国内聚合氯化铝制作过程中存在的难点问题及
- m$ M- m" {4 E" K* _解决建议2 x# J/ k3 ~& V9 r9 V5 l5 e
我国对聚合氯化铝研究较晚，但发展迅速，随
+ m- `) E9 q$ A( E: l" p ~着聚合氯化铝的广泛应用，对其研究也需深化。国# X/ H% D u! d( X4 _! v" C
内虽对聚合氯化铝中铝离子水解形态研究了多年，( g' z0 O% k0 [0 y
但仍未取得一致共识，汤鸿霄等学者认为A1 为最; i3 D# B& k5 b/ \) ^
佳组分。其含量越高。絮凝效果越好。但也有学者
7 ^/ M% _5 ]# f, f! U认为A1 并不是决定混凝效果的首要因素 引，这方
3 r( ^# n- U) z4 M+ H( Y8 r/ f面是近几年的研究热点。也是难点， 需进一步研
4 V0 r* ]* g0 s/ S. r! L( E, m究；由于聚合氯化铝确切形态复杂，目前用盐基度' ?! r: d. X4 z! S* N
反映其聚合程度和絮凝效果，而没有考虑钙、铁、$ t. B( t x* G+ t1 @
硅等离子参与聚合对盐基度计算的影响，而上述离; l/ ~2 s ^( G
子一般对絮凝效果有着促进作用，这些难点都需深
: e5 F* _1 V/ l) N- s) o入研究。国内PAC_T业在产品制备中，主要存在
' F, l4 Z; D1 Y& N) N0 L以下难点问题
7 W5 m- f9 Y7 ^% P8 C& _2．1 产品纯度问题
4 F* R: `8 H% Q2 e- O5 y" @7 X氧化铝含量是聚合氯化铝产品的重要指标。通
- o' \& G, u- M, L& C常认为其含量越高、纯度越高，说明品质愈好，我
5 d2 O! S% h) A" I国聚合氯化铝行业中，除少数企业能生产部分系列
$ h8 ~5 l" m8 ?) u, D) Q8 B4 u产品及专用产品外。大多数企业都是以铝土矿、铝0 u& N4 w8 R6 n7 O* A7 m+ f
酸钙和副产盐酸生产单一的低品质聚合氯化铝产; B9 E6 c, I; ?9 I# X
品，生产规模小．技术含量低，产品有效成分氧化
/ }# d, L4 C6 t$ ^1 X; X& \铝含量低、杂质多，而高效、廉价的复合型聚合铝
( o* t7 e# }# P盐和高纯度聚合氯化铝产品很少，满足不了市场需9 o; @" {" R, _( ], {
求，特别是满足不了造纸工业对高纯度聚合氯化铝$ l8 u5 k' K0 ^
产品的需要。这方面既是难点，也是研究热点之0 l5 T. \& _* R- |% U+ n
一
6 E! ^) I' J' m。因此，企业应该避免短期投资行为，应积极推
" E% t1 ^; h+ w: ]广新工艺技术，提高生产技术水平，同时需加大新
# b2 u, ]( L m, Q0 {* H c' X2 a产品开发力度。0 Z, N8 ?2 B! ~4 Q
2．2 不溶物的问题
/ [1 z5 u( {8 c' S- ^国家标准对市售聚合氯化铝的不溶物含量作了* i9 g. b# u1 n) @
明确规定。因国内企业一般选用矿物作为原料，而
( v3 n8 }2 \$ `矿物等原材料一般成分复杂，并需经过破碎等加' ]* t5 D! f# q7 ~
成粉末。且粉末越细，氧化铝溶出率越高。但是相
5 L3 C0 _' H: L) e应不溶物等杂质也就越难沉淀。因此如何有效降低& @5 Z& Q6 ?, a) S; r: o5 y j4 Z
不溶物是聚合氯化铝生产急需解决的难点问题。解6 c' g7 w! \+ O. s- \, J8 t
决方案除合理DI1．T．矿物和选择丁艺外，固液分离效: I! g [' f& W& h* Q5 D) @4 q
果与不溶物含量有直接联系，合理的分离方法选择
7 m7 x! _$ W b+ B也是重要的环节之一，常用固液分离方法有：①
t( v, g5 y, p# \' G& X+ y f, b+ Z自然沉淀法。但通常需要时间长，不适用占地面积1 i' O# F- {! o: r
小的厂家。② 板框压滤机压滤，但投资大，能耗: p$ ^, ^2 r+ D8 r
高。③ 投加聚丙烯酰胺等助凝剂，控制好投加量，, u/ o/ R: ?8 V% l) v* c
通常会取得较好的效果。5 S- p8 l1 W8 u8 g6 |. S6 E* N& m
2．3 盐基度问题* K! f$ i8 i* t' }) G) ]! G1 ]& k
盐基度越高通常产品的絮凝作用越好。一般可
0 Z) d& _6 g) E2 ~在低盐基度产品中投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、碳8 T$ w7 V, J6 z x4 u
酸铝、氢氧化钠凝胶、石灰等来提高盐基度。若考
! V& i6 l: l; j0 U" X! g虑到不引入重金属和其它杂质。一般采用加铝屑和8 X' E5 C+ E" |" K1 ^
铝酸钠的方法。但成本要高于铝酸钙和铝灰， 目前
$ u" O1 e- l! I! i6 e国内较多企业采用铝酸钙调整盐基度。; x D) Z9 u" m* c
2．4 重金属等有害离子的去除问题
' J1 i$ N& `0 K9 g- ?# F: n: |某些原料中重金属等有害离子含量很高。可以, r! ^- |& C" ^
在酸溶过程中加入硫化钠、硫化钙等硫化物．使有
! |8 T, P& a4 j( ` e( P害离子生成硫化物沉淀而去除；也可以考虑用铝屑
5 }: N1 z9 }" E置换和活性炭吸附的方法去除重金属等有害离子。+ D9 s1 s* c4 o* w/ e
2．5 盐酸投加量问题% a% m4 Z8 v- D( M
制备聚合氯化铝方法很多，但实现一定规模工
5 L+ X3 Z8 ]( C$ U/ s9 g业化生产的是酸溶法和碱溶法，其中由于生产成4 b: F8 e4 a g8 a4 F. V% [
本、氧化铝溶出率等问题。酸溶法实际应用较碱溶
/ s% g: O+ M. o6 ]& ~# N% [法多，而酸溶涉及到盐酸浓度、盐酸投加量等问# e9 u4 u& `2 w8 C% R
题。盐酸浓度越高，氧化铝溶出率越大，但盐酸挥
" J7 }7 T$ ^: c& `/ I+ U发也就越厉害，故要合理配置盐酸浓度。质量分数
% ^3 C, Y8 S3 o- b通常为20％ 左右；盐酸投加量少，氧化铝溶出率
. r/ i$ q/ k( Z# ~. s3 v低．而投加量大时．制备出的聚合氯化铝盐基度) k% q% @0 a8 r9 F! X$ w- I
低、腐蚀性强。运输困难，故需合理投加盐酸量。! w+ }) W) x' y" h9 s) J5 k' V) {
3 结语与展望3 ^4 x. w5 h* `+ _" y- G1 B( K6 n
聚合氯化铝在国内外是发展较快的精细化工产+ j' r* Z4 P& U b3 C
品．在斜管填料中是一种高效的聚合氯化铝，其研发对水& W, l. ~: K6 F2 E: Z1 _, D6 F6 }
处理及精细化工具有重要意义。目前在产品开发上
- H( R& v9 F) U有两个方向．一是开发新材料制备聚合氯化铝产7 Z: @6 c' t" }% H9 g @. |& J
品，以铝屑、铝灰及铝渣等原料制备聚合氯化铝产* S0 k- @9 f' |2 [# J* h* _
品，工艺较为简单，早期发展较为迅速，但近年来
" U1 c, B3 ?& P$ X+ Q由于含铝屑、铝灰等含铝材料的价格上涨，以及利1 }4 W9 ?# K0 T3 K3 }
用其生产其它具有更高价值的含铝产品的出现，用# S: N, |0 r( N" J% Z9 c* K
此原料生产聚合氯化铝已日益减少。以氢氧化铝、% u" ^ E9 v/ Y: ?! J, s) J$ L: G8 I- f
氯化铝为原料生产成本太高，故目前国内一般采用' @+ D/ O3 m* y
含铝矿物为原料制备聚合氯化铝。近年来利用工业
! {/ |5 u' [+ g( V& @' u生产的废弃物(粉煤灰、煤矸石)作为原材料的研究; Q& S7 x# Y% q6 _8 r' ~3 d
应引起足够重视．利用工业废弃物作为原料来生产
* S6 G# v" K" n# E, S聚合氯化铝既节省材料费，又能使废物循环利用，: [. L6 \% Y5 [- e* s
是非常有市场应用前景的研究领域 另外一个方向9 K& D! N* G: ]3 K
是聚合氯化铝与无机或有机高分子聚合氯化铝复合或复
) u; z0 ], G: t3 D8 u$ ~配应用的研究，复合或复配药剂可以弥补单一絮凝
- E+ }$ ^/ K3 j剂的不足，兼具了各自单一聚合氯化铝的优点，适应范, f1 D, i% d2 R. d9 \
围广，还能提高有机物的去除率，降低残留金属离
' z, T' e. n' \$ C4 Q' f3 R子浓度，能明显提高絮凝效果。此外， 目前国内
1 ~5 U \) z8 b& _PAC的生产工艺多为间歇生产，污染严重，原料: t7 D2 @: o8 f3 P5 L9 E
利用率低，产品质量不稳定，开发高效连续化生产
( ?$ X1 F$ {/ D工艺，必将成为今后工业生产研究的热点
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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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狗仔卡
发表于 2009-11-16 07:21
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