 鲜花( 0)  鸡蛋( 0)
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潘碌亭，束玉保，王键，吴蕾0 o) J5 W' W" a; C! ~- \: E3 y1 ?
(同济大学污染控制与资源化国家重点实验室，上海200092)6 O3 W9 o9 \+ i# f0 X# D
在斜管填料领域中，絮凝法净化水是最古老的固; `+ ]( e" s! t
液分离方法之一，由于其适用性广、工艺简单、处
; M* \& @* z% Y) W" Z理成本低等特点，絮凝法目前仍广泛应用于饮用
: V a |# c/ \ f M$ q水、生活污水和工业废斜管填料中。
1 i3 D. j' h5 d聚合氯化铝(PAC)是一种优良的无机高分子絮
1 G& y: t, `! u) s" s凝剂．它首先在日本研制成功并与20世纪60年代6 E% T2 i& x: j" D; G: {, e% A
投入工业化生产，是目前技术最为成熟，市场销量/ I8 d7 c# x7 \, p. J3 l
最大的聚合氯化铝。PAC使用时具有絮体形成快、沉! X0 O, c x5 i" B. |6 f
淀性能好，水中碱度消耗少，特别是对水温、pH+ m$ |7 y. t6 ]- B7 j3 B
值、浊度和有机物含量变化适应性强等优点。我国
; w2 V( j0 @( o! b$ x, [ P从上世纪70年代开始,铝盐，已对聚合氯化铝进行了研- s. D6 y& [& g4 b
发，近年来随着实验室研究的深入，工业生产得到
& }5 D' I5 ^" s8 G3 h了快速的发展。本文从PAC生产的不同原料的角
& e2 a4 O& X6 w8 d. ?3 c) p度．对目前我国聚合氯化铝的生产技术进行了论述
( }3 @5 v/ Y! l1 q* j7 s* ~! s和探讨/ P; o a- g8 A) b" s7 ]0 ~
1 聚合氯化铝的制备技术& U5 I6 _; F$ p% I8 ~ t- J
1．1 以铝屑、铝灰及铝渣为原料" [" q/ _" s. f
1．1．1 酸溶一步法
$ j! i: P7 F$ H% B, H- A0 A将盐酸、水按一定比例投加于一定量铝灰中，
' } j. ]$ G# o& \5 i3 G& \在一定温度下充分反应，并经过若干小时熟化后．% Y7 ?) ~7 \* X# B, [) f
放出上层液体即得聚合氯化铝液体产品。铝反应为
+ ~1 t+ }1 F. Z7 e8 ~放热反应，如果控制好反应条件如盐酸浓度和量，* \! Q$ \; ~+ t' v6 D- E7 y2 h
水量及投加速度和顺序，就可以充分利用铝反应放
, u2 H: m( { B$ T出的热量，使反应降低对外加热量的依赖度，甚至
% b) R1 x0 P- \& e; F不需外加热源而通过自热进行反应，控制其盐基度
- c( |/ V. C! \* B* A至合格。该法具有反应速度快，投资设备少，工艺
6 l x" N* Z0 i简单，操作方便等特点，产品盐基度和氧化铝含量8 j, D1 Z" `+ i1 \4 H! v, ?7 s% q2 k% S
较高，因而该法在国内被普遍采用。但此工艺对设
7 n$ F; [9 }1 X) J备腐蚀较严重，生产出的产品杂质较多，特别是重
7 Z8 b+ _$ M7 B; n3 F7 V$ G金属含量容易超标，产品质量不稳定。阮复昌等?
* Q& l% b- z, m& x( O$ }0 x! O6 i利用电解铝粉、分析纯盐酸为原料，在实验室制备
0 h- n. u0 r/ k& J( [8 y u7 g2 I出了超纯的聚合氯化铝，据称可用于实验室制备聚. Q) H% O0 ]% D. c$ X
合氯化铝标准溶液。# u- W M& i% n
1．1．2 碱溶法4 A* }: @# U( z# ?
先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液，再
0 H& I% I0 g2 Q! n7 O2 d/ ]用盐酸调pH值，制得聚合氯化铝溶液。这种方法
. g" A* v: F" g$ ?* ?6 h2 n的制得的产品外观较好，水不溶物较少，但氯化钠
" M* j* f& a i+ X2 p( p含量高，原材料消耗高，溶液氧化铝含量低，工业/ u2 t/ l: y. H% ?' z5 e( D+ @
化生产成本较大
# I3 B! ?/ t: K: k" N1．1．3 中和法9 ]: P+ { f$ t, z' {- Z0 F+ `
该法是先用盐酸和氢氧化钠与铝灰反应．分别
, q" k! q: ~4 @* ?6 [: k制得氯化铝和铝酸钠，再把两种溶液混合中和．即+ l0 u* {0 W2 C( t" c: ]9 C$ N
制得聚合氯化铝液体。用此方法生产出的产品不溶
& _" Q9 Y: D/ C# I0 W5 K$ ~) _物杂质较少，但成本较高。刘春涛等l2 先用盐酸与
/ `8 S" x) x' I2 X, @7 R# {; j铝箔反应，再把得到的氯化铝分为两部分，一部分
+ z: v) o6 W; `" [# v+ a用氨水调节pH值至6～6．5．得到氢氧化铝后．再
6 r8 f. n d$ D% G把另一部分氯化铝加入到氢氧化铝中使其反应．得
* J$ P0 F; R. L) K% j H到聚合氯化铝液体产品，干燥后得到固体产品，据/ @& _1 o5 T8 y' p7 ^7 E. l
称产品的铝含量和盐基度等指标都很高。
" f ]& P0 I* ~" _' V: Z1．1．4 原电池法
( X4 i% q1 `( W该工艺是铝灰酸溶一步法的改进工艺，根据电
) c- p0 f' l" m$ F化学原理．金属铝与盐酸反应可组成原电池，在圆
: K0 A2 ~* T4 {! G桶形反应室的底部置人用铜或不锈钢等制成的金属8 [7 P5 _6 z f' ~% Y+ R
筛网作为阴极，倒人的铝屑作为阳极，加入盐酸进
, J% d+ H* N. ?; ~, w0 ]4 ~行反应，最终制得PAC。该工艺可利用反应中产, F1 ?% c1 p; J6 R/ L
生的气泡上浮作用使溶液定向运动，取代机械搅 }1 e( L8 \ w' ?. y, c& y: ^
拌，大大节约能耗 ]。- R: [5 P# l% L2 _
1．2 以氢氧化铝为原料" j7 M1 r7 f+ _' h
将氢氧化铝与盐酸和水按一定比例，在合适的$ }1 W7 g1 l5 f" y1 N8 g
温度和压强下反应，熟化后制得聚合氯化铝产品。" o/ C. n K2 z2 B% v
该法生产工艺简单，在上世纪80年代是国内外普 t/ ~- t' U3 X; z
遍采用的一种工艺。由于氢氧化铝酸溶性较差，故8 T* a% }% x3 ?( e8 X) K# s5 w
酸溶过程需加温加压。但此法生产出的产品盐基度
( G; Q) x. i, f* ~3 ^$ G不高，通常在30％ ～50％ 范围内，国内已有很多, A4 f/ a0 f2 c
提高盐基度的研究， 如投加铝屑、铝酸钠、碳酸+ C+ Y1 [1 i& }) U! z1 n9 a, N
钙、氢氧化铝凝胶和石灰等．此法生产出的产品杂
, d9 q1 ^( [ T i! v质较少．但以氢氧化铝为原料生产成本较高，制) H T3 n" F% J5 W; J, _% n0 s
得的产品多用于饮用水。晏永祥等 采用氢氧化铝6 Q5 p1 E. h! O$ R# i# Z p9 L
酸溶法．以纯铝板为除铁剂．制备出了高纯聚合氯
" e" ~# b! j/ ?$ b/ I$ a+ t# W化铝。
4 M+ V2 f. F H3 k1．3 以氯化铝为原料
m9 V( X, y i2 a* E, c3 \1．3．1 沸腾热解法
g, Z( f0 @, i# H用结晶氯化铝在一定温度下热解，使其分解出! }+ D4 W# ?/ \
氯化氢和水，再聚合变成粉状熟料，后加一定量水" U8 w" T# {9 f+ R! C3 p
搅拌，短时间可固化成树脂性产品，经干燥后得聚7 q6 V, I* ^( M& |9 z* L) Y9 G, l; a) s
合氯化铝固体产品。& a- O- R2 `# g/ n2 t9 V( S2 r
1．3．2 加碱法
* |( z" X: Z' z R+ W9 ?/ N: ?1 G先配置一定浓度的氯化铝溶液，在一定温度下
- E; J d" p# j0 L2 e强烈搅拌 同时缓慢滴加一定量的氢氧化铝溶液，5 y) X+ ^/ U- ?. I4 e9 b
反应至溶液变澄清，上清液即为聚合氯化铝液体产
: \- E& J4 }4 w9 k8 o/ s% b" q1 }品。通常认为微量加碱法(极慢的加碱速度)所得产0 E+ j8 U- {4 F' t
品的Al 的质量分数可达80％ 以上，赵华章等
; U; m& S) r4 f0 G F! i% f通过提高温度等手段制得了总铝浓度为0．59 mol／! P+ A) {: |, W; c
L，Al 的质量分数达80．7％ 的产品。但国外有报
+ [8 I6 `1 c6 ?. T9 m5 ]道指出在铝浓度很低的情况下，缓慢加碱得不到$ @' C9 p3 T, u5 J
Al 反而在90 c【=下通过快速加碱可得到Al 的质
4 x) g( G) \# ~8 s. d. y7 v量分数为100％ 的PAC溶液 ，于月华等 用逐/ w# W2 K( ? m( C. u8 R: \
滴加碱法制得聚合氯化铝，制得的产品据称Al 含‘9 @0 ?8 \$ r/ F4 T
量也不高。
4 @; c$ y9 ~4 N& b) }" o( G5 r1．3．3 电解法
+ k! U, z! O) C, k e5 d该法中科院研究较多，通常以铝板为阳极，以
l' j% h b1 z3 c! R不锈钢为阴极，氯化铝为电解液，通以直流电，在
7 u- X3 ]2 t# r低压、高电流的条件下，制得聚合氯化铝。曲久辉# T# }) h" }& I+ v
等 10]利用此法制得了碱化度高、Al 含量高的聚合' R! [$ o* Z, T" f: e3 h3 V8 d( B2 T
氯化铝产品。也有学者对此装置进行了改进，如何
8 [7 v' d- Z$ N锡辉等? 用对氢过电位更低的金属铜作阴极．且 g( a0 ^# r9 G! _# w8 I: K
可提高耐腐蚀性和导电性。罗亚田等_l2 用特制的" I* ]) z. o) t9 J0 g& ~( @
倒极电源装置合成聚合氯化铝，据称可以减少电解; v `- d* C A8 p8 b- k
过程中的极化现象。3 v [) _# T' H- g9 J/ V+ X
1．3．4 电渗析法
, ? x C. y# L路光杰等l13 对此作了研究，以氯化铝为电解
$ W5 I3 ~- f7 d; F4 N' h液，以石墨(或钛钌网)等惰性电极为阳极，多孑L铁
8 |, J( V, f4 R2 Q: _+ A板(或铂片)为阴极，以两张阴离子交换膜构成反应
4 h7 Z# s% P1 i# a! R室，通以直流电，反应后得到聚合氯化铝产品。& S/ U' h& k0 Y, j+ D
1．3．5 膜法9 Z3 O3 O( I( [- u2 k5 V
该法把碱液放在膜的一侧，膜的另一侧放置氯" a7 I2 M. J+ ]
化铝溶液，利用膜表面的微孔作为分布器，使碱液3 d2 L3 { \( x4 X. H
通过微孑L微量地加入到氯化铝溶液中去．从而制得8 W. h) n6 o- E' F* A8 K
Al 含量高的聚合氯化铝。彭跃莲等ll4’利用超滤膜
0 p" G3 e3 T6 V. M6 v$ X' c5 h2 ~制得的聚合氯化铝产品Al 的质量分数可达79．6％
" r5 @( Q3 j% v; s* B1 u/ m以上．张健等_l5]利用中空纤维膜制得的聚合氯化
, b1 m, `' H b; [9 Z5 F铝产品中的Al 的质量分数据称可达90．18％。
1 c% I3 x# Q) u, W8 u! R0 N1．4 以含铝矿物为原料6 V9 l8 e0 T( U: H" S7 F+ N
1．4．1 铝土矿、高岭土、明矾石、霞石等矿物* b& X, \2 x0 r" r
铝土矿是一种含铝水合物的土状矿物，其中主
5 z' L( }! h) {/ x; s要矿物有三水铝石、～ 水软铝石、一水硬铝石或这# Y- H$ S6 j" E' u5 U
几种矿物的混合物，铝土矿中AI O 的质量分数一
" {3 R3 `- g$ I1 d* y3 ], D! m7 Q般在40％ ～80％ 之间，主要杂质有硅、铁、钛等* _- ^# {0 b6 @9 d
的氧化物。高岭土铝的质量分数在40％ 左右，其
# q' U, F' Z* H8 X0 d! E分布较广，蕴藏丰富，主要成分是三氧化二铝和二
K& }. X- D9 x氧化硅。明矾石是硫酸复盐矿物，在我国资源较为3 }% G: ^ ~; z2 h7 t' Q5 |/ P
丰富，明矾石在提取氯化物、硫酸、钾盐的同时，& I# W' e6 ?1 o/ e( q7 F
可制得聚合氯化铝，是一种利用价值较高的矿物。: q" N3 t9 f+ b! N% Q0 A1 }
霞石铝的质量分数在30％ 左右，若用烧结法制聚3 H# Z( M. I& w- w
合氯化铝，同时可得副产品纯碱或钾盐。这些矿物
" L# m6 c* c0 t& L! k! ]一般采用酸溶法和碱溶法来制备聚合氯化铝_I6]。0 l. E3 b3 r8 i; F6 M
酸溶法适用于除一水硬铝矿外的大多数矿物。
- {$ x4 A/ \6 n* ~ @生产工艺是：① 矿物破碎。为使液固相反应有较
5 h* a6 e. p* f; P+ M大的接触面，使氧化铝尽量溶出，同时又考虑到残
: `2 b2 M$ R: Z; x) c9 C2 U渣分离难度问题．通常将矿石加工到40～60目的; y( ]0 c# R; c3 ]! m
粉末。② 矿粉焙烧。为提高氧化铝的溶出率，需8 P8 q& t" r; v0 x. Z2 J
对矿粉进行焙烧．最佳焙烧时间和焙烧温度与矿石2 w0 B: T7 j# K9 c
种类和性质有关，通常在600～800 cC之间。③ 酸, A$ [" M, e5 |/ c$ }9 l
溶。通常加入的盐酸浓度越高，氧化铝溶出率越$ q% C5 b) O# }& e; v! Y
高，但考虑到盐酸挥发问题，通常选用质量分数为, W5 a( [7 Z- H6 x: d8 \
20％ 左右的盐酸。调整盐基度熟化后即得到聚合0 e% Z$ e) M6 k d" C8 D& g+ m
氯化铝产品。胡俊虎等[171以煤系高岭土为原料， |8 d; r& o; Z" |
氧化钙为助溶剂，酸浸一步合成制得聚合氯化铝
3 p% S7 S G$ p5 }2 ]% ]铁．干燥后固体产品测得氧化铝的质量分数大于$ Y/ x0 W6 ?1 F# j
30％ 。
) f. r) z: f: z! x一水硬铝石或其它难溶于酸的矿石，可用碱法3 R7 d$ W5 j$ J: U
制备聚合氯化铝。生产工艺前两步与酸法一样，都
9 F3 e- ^$ {, w: ^" L f1 t需破碎和焙烧，后用碱溶，用碳酸钠或氢氧化钠或0 q# e: C& a% u" Y1 ?
其它碱与矿粉液反应，制得铝酸钠，再用碳酸氢钠
C: ^7 A# d3 a; Y和盐酸调节，制得聚合氯化铝。碱法投资大，设备
+ G; g# S6 l8 b4 I4 }复杂，成本高，一般使用较少。8 B% w+ |; q7 A' t- y
1．4．2 煤矸石
9 q' t2 k4 O+ g煤矸石是洗煤和选煤过程中排出的固体废弃$ |% J5 l1 h4 N% }. _" s
物．随着煤炭工业的发展．煤矸石的产量日益剧
+ `1 e9 ]' U' L+ @: a7 K4 G3 u增，而废弃煤矸石容易污染环境。以煤矸石为原
: ?0 D$ N( f0 u, T3 M% k% N- X料生产聚合氯化铝，不仅解决了其污染问题，而, `8 V9 ^" Y, J: F+ Z+ i
且还使其有了使用价值。煤矸石一般含有质量分& Z2 C, A" K3 `7 o4 H8 ?
数为l6％ ～36％ 的AI2O 2．5％ ～15％ 的Fe2O 和
$ M) J9 o, K% B9 a" J5l％ ～65％ 的SiO ，利用煤矸石为原料可制得聚合
* i/ D( D A. O9 N氯化铝或聚合氯化铝铁， 自上世纪60年代以来，
7 {3 S( E( D# g: x. K4 C已经投入工业化生产。常用的生产工艺是：煤矸石
: K. D# Q- M6 Z+ L* h经破碎和焙烧。在一定温度下加入盐酸反应若干小. X" ?2 Q. O3 H; P: c* ^; F6 `
时后．可加入聚丙烯酰胺进行渣液分离，渣经适当
" [8 q' Q; J) x" L8 w' `6 w( G处理后可作为制水泥原料，母液经浓缩结晶可制得
; G0 X Y( k% U: P! m6 F2 u" t结晶三氯化铝。这时可用沸腾热分解制得聚合氯化
+ k- }* r1 v; |' L+ p6 h铝，也可采用直接加入一定浓度的氢氧化钠调节盐
/ E5 Z- s6 l1 y# `6 Q/ W; N6 {基度制得聚合氯化铝。马艳然等『l。 利用煤矸石为
- p/ C% e# {6 Y& x7 ?原料制备出了符合国家标准的聚合氯化铝产品。) |* f$ c; t4 B+ @7 G
1．4．3 铝酸钙矿粉
- a$ y1 V7 F, N$ P5 H铝酸钙粉由铝土矿、碳酸钙和其它配料经高温' z" \( ?% t6 g J
煅烧，冷却后磨粉而得。按制作聚合氯化铝方法的
, q2 @3 K( `# y不同，分为碱溶法、酸溶法和两步法。
) t$ Q6 y. q; g0 Y O: a- D& N(1)碱溶法* I. H, Q; C; ]) I" Q5 K
用铝酸钙矿粉与纯碱溶液反应得到偏铝酸钠溶
2 Y8 o8 ~( D" Q/ \/ s) Q9 l0 W% d液，反应温度为100～ll0 cC，反应4 h左右。后
; g" U% E4 [* U1 a$ f" {在偏铝酸钠溶液中通人二氧化碳气体，当溶液pH
3 @: w7 [4 x4 t值为6～8时。形成大量氢氧化铝凝胶，这时停止
& @, y& t) K, C反应．这一过程反应温度不要超过40 cC，否则会7 R, w) ?/ \7 Q" Q
形成老化的难溶胶体。最后在所生成的氢氧化铝中
7 I4 v" @8 G' B8 ^+ l# p3 ~& w8 P加入适量的盐酸加热溶解，得到无色、透明、黏稠0 L! w* X. o0 ~7 G& }7 q4 D
状的液体聚合氯化铝，干燥后得到固体聚合氯化6 S; l' S- V; F$ u6 c3 j
铝。此法生产出的产品重金属含量低，纯度高，但2 ~: e- c; t5 g* s) c
生产成本较高[19]。
5 Y3 l8 Z5 @7 }1 e" T(2)酸溶法& D+ g' H5 \8 l3 Z2 A
把铝酸钙粉直接与盐酸反应，调整完盐基度并
6 i# S: q1 `0 c w熟化后即得到聚合氯化铝液体产品。该法工艺简' @% K& U- J1 _& F1 [
单，投资少，操作方便，生产成本低，但产品的不
% L6 F# k, f# C# K4 P" g溶物，重金属含量较高，固体产品氧化铝含量通常7 y4 C9 M# d6 _- j; w$ P, E+ ?0 B& J
不高．质量分数约为28％ 左右，产品外观较差，
h' b& K' [1 y& F9 o5 k铁离子含量高。郑怀礼等 用酸溶法制备了聚合! X' Q z1 m- d" p y
氯化铝铁。2 [" X& t* g% Q9 K' L; T9 |
(3)两步法
9 o0 f5 C0 o( e这种生产方法一般采用酸溶两步法的生产工
& J. }3 E7 B6 m* Q5 f/ L艺，在常压和一定温度下，第一步加较高的盐酸量
- V1 g5 c0 b6 c比到铝土矿粉中，使氧化铝尽可能溶出，第二步是
0 R2 G! x1 X, o+ _9 d/ Q/ K! ?把第一步反应的上清液与新加入的铝酸钙粉反应。# d, R6 F7 v7 {% x% O% u0 i
这一步既有氧化铝溶出，又可以调节盐基度。通常
3 ^$ ]( Y1 V! O第一步的氧化铝能溶出80％ 以上，第二步的氧化5 ]! n4 g8 i V$ p) `1 e& R6 a6 Y% x
铝溶出率在50％ 以下，故第二段沉淀矿渣一般回
& ?# `: F: _; l5 K8 h( Y2 V6 R流到第一步反应中去。董申伟等 用铝土矿和铝
2 B' A8 p% M! U/ e% Z+ o酸钙粉为原料，采用酸溶两步法工艺，制得了氧化$ x9 J0 F: n; s8 K4 W. U
铝的质量分数为10．11％．盐基度为85％ 的液体聚" r4 R1 C" o+ o" W, S: N0 Z
合氯化铝产品。- f6 {" ]7 r% G# H1 _7 F) G
1．5 以粉煤灰为原料+ N0 h" G$ Z: `5 _. x( G9 d
粉煤灰是火力发电厂水力除灰系统排放的固体
" j; T7 s) w% d* r废弃物。由于粉煤灰中约90％ 三氧化铝呈玻璃态．
! D ]# X+ m6 e; v1 L9 J# O活性不高。酸溶很难直接把三氧化铝溶解。以往通2 L3 y- z* R0 k& A7 }; H4 L$ U
常采用碱石灰法。但设备投资大，对设备腐绌性
7 c+ `" s* d( F高，能耗大且需大量纯碱，实际生产意义不大。有
2 \6 u/ b A/ P2 O3 \人用KF、NH4F等作为助溶剂打开硅铝键，再用酸9 w. @6 F4 O! R1 c6 O
溶，以提高氧化铝溶出率．酸溶后得到氯化铝，再" v9 U, b. j8 d
用热解法或用氢氧化钠调节盐基度。陆胜等 用) i# F p* _* F k
粉煤灰为原料，NH F为助溶剂，制得了聚合氯化8 X v, Q; n+ B( v( m9 E4 A) F1 {
铝产品，据称能耗低。
% H4 {2 m) D \) |' @2 z1 Z3 k2 X2 d2 国内聚合氯化铝制作过程中存在的难点问题及/ Y: r1 { ^2 _, \, C6 T
解决建议7 n9 N; Y& w" m$ y1 _1 W
我国对聚合氯化铝研究较晚，但发展迅速，随
( ^6 b' I+ Y! X. c! Q1 y着聚合氯化铝的广泛应用，对其研究也需深化。国( G9 Y, [/ y7 \; {
内虽对聚合氯化铝中铝离子水解形态研究了多年，
3 C5 N9 I0 n7 k+ T5 n但仍未取得一致共识，汤鸿霄等学者认为A1 为最0 A7 S( \+ ~5 o4 k1 P8 o; W/ r
佳组分。其含量越高。絮凝效果越好。但也有学者
7 p, ^2 H$ |6 ]认为A1 并不是决定混凝效果的首要因素 引，这方
Z+ G( g7 x9 g* ]面是近几年的研究热点。也是难点， 需进一步研
; A7 c# V6 H) x1 C1 M# @+ H究；由于聚合氯化铝确切形态复杂，目前用盐基度
2 `; ~# k4 l9 ~7 F反映其聚合程度和絮凝效果，而没有考虑钙、铁、
7 S0 d5 J2 ]! C0 s; h& r0 n9 B硅等离子参与聚合对盐基度计算的影响，而上述离; w% Y, \' u9 ^- S0 S, T
子一般对絮凝效果有着促进作用，这些难点都需深: a4 C2 ]- [/ `0 d6 [5 c! _8 Z
入研究。国内PAC_T业在产品制备中，主要存在" `0 Y9 H' ^0 O! P) K) p
以下难点问题& _: Y0 R8 {- m( {
2．1 产品纯度问题
5 t+ Q' m. |1 Y8 ^/ B' p氧化铝含量是聚合氯化铝产品的重要指标。通) i9 I' B2 e- g# c$ z" ]' q
常认为其含量越高、纯度越高，说明品质愈好，我
6 X2 G8 J; L* @9 f国聚合氯化铝行业中，除少数企业能生产部分系列' N6 a1 Z5 k+ q/ g& T, T' ^
产品及专用产品外。大多数企业都是以铝土矿、铝
' u8 \, _, W% l% S酸钙和副产盐酸生产单一的低品质聚合氯化铝产
2 D# c! p+ }/ y4 J O品，生产规模小．技术含量低，产品有效成分氧化
9 N- S! c$ v5 T" H铝含量低、杂质多，而高效、廉价的复合型聚合铝/ ?( K7 ?7 t4 X8 K
盐和高纯度聚合氯化铝产品很少，满足不了市场需9 J' d$ \. X d6 Y( j
求，特别是满足不了造纸工业对高纯度聚合氯化铝. M+ N% V$ l( b$ V
产品的需要。这方面既是难点，也是研究热点之
6 @ L' F% R, G: O一4 D x: v" d: n- e- N6 V
。因此，企业应该避免短期投资行为，应积极推( Q$ {+ Q; o i" k) Q" f
广新工艺技术，提高生产技术水平，同时需加大新 L) O6 R% Z' [# Z8 r( n
产品开发力度。/ I2 |" l9 e, V: V6 q3 g, _- k5 F4 ^6 H
2．2 不溶物的问题
. _& p: Q+ I8 L( s( H9 C8 k国家标准对市售聚合氯化铝的不溶物含量作了. d- y3 v3 a. U! O. M
明确规定。因国内企业一般选用矿物作为原料，而+ F, y/ i$ |+ Z- ^4 E* q8 R( T `
矿物等原材料一般成分复杂，并需经过破碎等加
4 j4 [1 ^4 H6 t$ x% n4 R* t }成粉末。且粉末越细，氧化铝溶出率越高。但是相: E8 U& y) J, d R6 a0 T2 e! G
应不溶物等杂质也就越难沉淀。因此如何有效降低- l: _- q c" m" M
不溶物是聚合氯化铝生产急需解决的难点问题。解
0 x4 c; _5 ~* z决方案除合理DI1．T．矿物和选择丁艺外，固液分离效
$ c+ b: r. | U" E" u8 E i果与不溶物含量有直接联系，合理的分离方法选择
) b* `. b1 k; Q也是重要的环节之一，常用固液分离方法有：①* Q, W$ ~! k( U2 q+ ] j! t9 k, V Q
自然沉淀法。但通常需要时间长，不适用占地面积# h* e' r- _3 _, X( p8 A
小的厂家。② 板框压滤机压滤，但投资大，能耗6 `( }) c- [$ t2 X: R0 L% W8 `- A
高。③ 投加聚丙烯酰胺等助凝剂，控制好投加量，: f. V5 `5 W* \" o" G. X4 Q4 J
通常会取得较好的效果。" v: {2 g! w; C5 P. b: ^
2．3 盐基度问题* V% ~% s, `" Q0 j5 t) L5 z
盐基度越高通常产品的絮凝作用越好。一般可
. V2 n+ M9 Y9 `% h4 z6 j在低盐基度产品中投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、碳
2 M4 o, p( ^8 c' a6 g. \! Q# f酸铝、氢氧化钠凝胶、石灰等来提高盐基度。若考$ C, u5 v) ?5 l
虑到不引入重金属和其它杂质。一般采用加铝屑和' I; ?! C) ~9 z. E7 o
铝酸钠的方法。但成本要高于铝酸钙和铝灰， 目前
1 Q$ a: |3 {, \国内较多企业采用铝酸钙调整盐基度。+ C' w8 _# I1 t6 [9 o4 w1 o, l' i
2．4 重金属等有害离子的去除问题5 p) Q+ H3 d3 r; W* _: z$ v
某些原料中重金属等有害离子含量很高。可以+ k4 g# ]! Y! ?6 U! s; I
在酸溶过程中加入硫化钠、硫化钙等硫化物．使有
: \% n! J! b! x5 h" T" ?害离子生成硫化物沉淀而去除；也可以考虑用铝屑4 Z H y: \5 X, e# ~2 l0 z
置换和活性炭吸附的方法去除重金属等有害离子。
' ^4 n4 v7 d- R. Y* T2．5 盐酸投加量问题
) ]. g+ m4 L$ ]* S% k制备聚合氯化铝方法很多，但实现一定规模工5 n( B0 c% w( {& O
业化生产的是酸溶法和碱溶法，其中由于生产成' A) U0 h6 @% q- o5 B
本、氧化铝溶出率等问题。酸溶法实际应用较碱溶0 q* Y- y' L7 z! K" ^2 b
法多，而酸溶涉及到盐酸浓度、盐酸投加量等问
3 ?! N% o+ v# [9 J$ R题。盐酸浓度越高，氧化铝溶出率越大，但盐酸挥
/ @2 {4 I1 ~3 \6 _/ J% F2 W发也就越厉害，故要合理配置盐酸浓度。质量分数" Z/ ]- B4 `% O& B( u1 E$ | {) x& k
通常为20％ 左右；盐酸投加量少，氧化铝溶出率
/ ?6 E: O- e, ?, s, D低．而投加量大时．制备出的聚合氯化铝盐基度3 e0 O# M5 a7 y6 c$ h: @/ }( o
低、腐蚀性强。运输困难，故需合理投加盐酸量。
5 G( ^ P" g9 u# D& i3 结语与展望
( v. e9 b. U$ e6 D! l. Y聚合氯化铝在国内外是发展较快的精细化工产
6 Z# N, }6 p, Y2 j4 |3 L/ _5 B品．在斜管填料中是一种高效的聚合氯化铝，其研发对水
3 u& D7 c/ b. \6 D0 J2 n/ z处理及精细化工具有重要意义。目前在产品开发上
! _' q4 `5 h3 s有两个方向．一是开发新材料制备聚合氯化铝产
. V# y. ?/ ]9 Y6 R: x品，以铝屑、铝灰及铝渣等原料制备聚合氯化铝产+ V5 s7 ]; b6 X0 O7 K- ^2 P @
品，工艺较为简单，早期发展较为迅速，但近年来
6 v& B! {! d7 Z由于含铝屑、铝灰等含铝材料的价格上涨，以及利
" F9 \% f, r; f L用其生产其它具有更高价值的含铝产品的出现，用
2 D' b" m& ^8 x# ~% c$ F- e' g此原料生产聚合氯化铝已日益减少。以氢氧化铝、) G6 r9 |$ u0 B Q2 F/ ^' y
氯化铝为原料生产成本太高，故目前国内一般采用6 n4 c8 ?- F0 M
含铝矿物为原料制备聚合氯化铝。近年来利用工业
7 c3 [$ o; B _1 }; i' l" I% |4 [; d生产的废弃物(粉煤灰、煤矸石)作为原材料的研究7 S( M% e! A0 ]1 ?9 `+ y
应引起足够重视．利用工业废弃物作为原料来生产, s( c) o5 T9 I0 I/ r' ?
聚合氯化铝既节省材料费，又能使废物循环利用，
9 j0 y% o0 L0 Z3 b9 ?/ |9 r% L是非常有市场应用前景的研究领域 另外一个方向* U1 y; | V3 i# o4 X% @ F
是聚合氯化铝与无机或有机高分子聚合氯化铝复合或复
# w) }" i- d& h; u; c& s配应用的研究，复合或复配药剂可以弥补单一絮凝
a: A3 m o8 Q8 {/ A' t% R7 ?剂的不足，兼具了各自单一聚合氯化铝的优点，适应范8 w5 d: r* s* Y5 T, A, P
围广，还能提高有机物的去除率，降低残留金属离% D! I7 d5 `' c$ J. D( o% c4 O
子浓度，能明显提高絮凝效果。此外， 目前国内
0 W i3 ]$ s8 w, q# ePAC的生产工艺多为间歇生产，污染严重，原料% z( H4 D z O S! v
利用率低，产品质量不稳定，开发高效连续化生产, f; Q! ]1 t2 Q4 ~; X' Z7 F7 a# u
工艺，必将成为今后工业生产研究的热点5 |" [; W1 r4 x6 R( B% u+ \
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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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