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阐述聚合氯化铝的技术动态

  在水处理领域中,絮凝法净化水是最古老的固液分离方法之一,由于其适用性广、工艺简单、处理成本低等特点,絮凝法目前仍广泛应用于饮用水、生活污水和工业废水处理中。

  聚合氯化铝(PAC)是一种优良的无机高分子絮凝剂,它首先在日本研制成功并与20世纪60年代投入工业化生产,是目前技术为之成熟,市场销量极大的絮凝剂。聚合氯化铝PAC使用时具有絮体形成快、沉淀性能好,水中碱度消耗少,特别是对水温、PH值、浊度和有机物含量变化适应性强等优点。我国从上世纪70年代开始,已对聚合氯化铝进行了研发,近年来随着实验室研究的深入,工业生产得到了快速的发展。

   目前我国生产聚合氯化铝的方法主要有金属铝(包括铝灰、铅渣)法、活性氢氧化铝法、三氧化二铝(包括铝矾土、煤矸石等)法、结晶氯化铝法等。

 1、金属铝法 

  所用原料主要是铝加工的下脚料铝屑、铝灰和铝渣等。在工艺上可分为酸法、碱法、中和法三种。 目前,我国以金属铝为原料生产聚合氯化铝的厂家大多采用酸法生产。 

 (1)酸法 

  酸法具有反应速度快、设备投资少、工艺简单、操作方便的优点,但溶液中的杂质含量偏高,尤其是重金属元素含量通常容易超标,产品质量不稳定,设备腐蚀严重。 

 (2)碱法 

  碱法生产工艺则难度较高,设备投资较大,由于用碱量大,还要大量盐酸中和至pH= 4-5,成本较高,其应用受到一定限制。 

(3)中和法 

  中和法的特点是综合了酸法和碱法两者的优点。中和法的关键在于合成聚合氯化铝时,铝酸钠和三氯化铝溶液之间的配比必须严格控制,使盐基度达到标准要求。盐基度是否合格,是决定产品质量的一个重要指标。而且在合成时必须进行剧烈地搅拌。 

 2、氢氧化铝法 

  所用原料主要是拜尔法炼铝过程中的活性氢氧化铝。生产中采用过量的活性氢氧化铝和盐酸,在较高温度(50-180℃)和压力(0.5MPa)下反应制得盐基度为41.6-48.6%的液体聚合氯化铝产品,然后经浓缩、烘干即得固体聚合氯化铝产品。 

 此法生产工艺过程较简单,反应条件也较苛刻,对设备要求较高,腐蚀性强,一般市售搪玻璃反应釜都难以适应,生产中要确保产品质量颇为不易。

 3、三氧化二铝法 


 主要原料为三水铝石、铝钒土、高岭土、煤矸石等。 此工艺的第一步是得到结晶氯化铝,第二步是通过热解法或中和法得到聚合氯化铝,利用高岭土生产聚合氯化铝的工艺流程大致分为3步;精矿焙烧活化、酸浸、酸浸液调整盐基度生成聚合氯化铝溶液。 利用高岭土生产聚合氯化铝,不仅可以产生很好的社会效益和环境效益,而且也有很好的经济效益。

 4、结晶氯化铝 

  以结晶氯化铝生产聚合氯化铝一般采用沸腾热解法工艺。该法生产能力大。结晶氯化铝经过一定温度加热后,便分解出一定量的氯化氢气体和水分而变成粉末状产物,即是聚合氯化铝单体(又称熟料)。

将熟料加一定量的水搅拌,则在较短时间内固化形成树脂状产物,即为聚合氯化铝。沸腾热解法生产聚合氯化铝流程简单、操作方便,但由于生产中使用的结晶氯化铝来源所限,生产成本相对较高,限制了聚合氯化铝的生产。

   在水处理中,使用聚氯化铝可以明显提高水厂净化效能、降低处理成本、改善出水水质,聚合氯化铝具有诸多显著的优点。 以氢氧化铝、氯化铝为原料生产成本太高,故目前国内一般采用含铝矿物为原料制备聚合氯化铝。近年来利用工业生产的废弃物(粉煤灰、煤矸石)作为原材料的研究应引起足够重视.利用工业废弃物作为原料来生产聚合氯化铝既节省材料费,又能使废物循环利用,是非常有市场应用前景的研究领域 另外一个方向是聚合氯化铝与无机或有机高分子絮凝剂复合或复配应用的研究,复合或复配药剂可以弥补单一絮凝剂的不足,兼具了各自单一絮凝剂的优点,适应范围广,还能提高有机物的去除率,降低残留金属离子浓度,能明显提高絮凝效果。

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