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深度解析：聚合氯化鋁的制備工藝與性能特點
2024.11.09
聚合氯化鋁的制備工藝
- 金屬鋁法：
- 酸法：以鋁加工產(chǎn)生的下腳料如鋁屑、鋁灰和鋁渣等為原料，將鹽酸與鋁混合產(chǎn)生聚合反應(yīng)。該方法反應(yīng)速度快、工藝流程簡單、操作簡便、設(shè)備投資少，但制得的聚合氯化鋁產(chǎn)品雜質(zhì)含量較高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，且酸對反應(yīng)設(shè)備的腐蝕較為嚴重。
- 堿法：工藝難度較大，設(shè)備投資高，且用堿量大，pH 值控制復(fù)雜，成本較高，所以采用較少。
- 中和法：是酸法和堿法的中和處理，通過調(diào)節(jié)鹽的基度，除去鹽之后獲取聚合氯化鋁，產(chǎn)品純度較高。
- 氫氧化鋁法：該方法所用原料主要是拜爾法煉鋁過程中的活性氫氧化鋁。由于氫氧化鋁酸溶性不好，需要在較高溫度（50 - 180℃）和壓力（0.5MPa）下使其與過量的鹽酸反應(yīng)，制得液體聚合氯化鋁產(chǎn)品，然后經(jīng)濃縮、烘干得到固體聚合氯化鋁產(chǎn)品。此方法生產(chǎn)的產(chǎn)品純度高，但生產(chǎn)成本較高。
- 含鋁礦物法1：
- 鋁礬土、鋁酸鈣粉生產(chǎn)法：先將一水軟鋁石礦石粉碎并磨細，在 650 - 800℃的沸騰爐中煅燒得到熟礦粉。然后在高溫高壓條件下，加入鹽酸與之反應(yīng)（為防止反應(yīng)過于激烈，鹽酸應(yīng)緩慢分批次加入），并可適當加入少許氫氟酸提高鋁的溶出率。為提高產(chǎn)品的鹽基度，還可加入適量的鋁酸鈣粉。該方法溶出時間較短、溶出率較高。
- 高嶺土生產(chǎn)法：我國高嶺土資源豐富，成本低廉。主要是酸溶兩步法，先將高嶺土焙燒后與酸反應(yīng)，然后調(diào)節(jié)鹽基度。一般在焙燒工藝之前，將鹽酸與高嶺土浸泡、烘干、研磨，后與鹽酸在一定配比下反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在 140 - 150℃，壓力控制在 0.4 - 0.5MPa，反應(yīng)時間為 1.5 - 2.0h。反應(yīng)結(jié)束后加入適量的鋁酸鈣粉調(diào)節(jié)鹽基度，得到液體產(chǎn)品。不過該法鋁的浸出率不高。
- 煤矸石生產(chǎn)法：煤矸石是采煤過程中產(chǎn)生的廢礦石，經(jīng)焙燒后主要成分為二氧化硅、三氧化二鐵、三氧化二鋁。目前主要采用酸溶法，利用煤矸石中的鋁成分與酸反應(yīng)制備聚合氯化鋁。
- 氯化鋁法10：
- 沸騰熱解法：利用結(jié)晶氯化鋁加熱到一定溫度后發(fā)生熱分解，分解產(chǎn)物是氯化氫與水，后發(fā)生聚合反應(yīng)產(chǎn)生粉狀聚合氯化鋁。但該方法因結(jié)晶氯化鋁來源所限，生產(chǎn)成本相對較高，應(yīng)用受限。
- 中和法：在氯化鋁原料中加入石灰石、碳酸鈉等提高產(chǎn)品水解程度，從而得到聚合氯化鋁，但該方法溶解性較差，產(chǎn)品的鹽基度也不太理想。
聚合氯化鋁的性能特點
- 的絮凝性能：
- 吸附電中和作用強：聚合氯化鋁在水中水解產(chǎn)生帶正電荷的水解產(chǎn)物，能夠快速中和水中帶負電荷的膠體顆粒，使膠體顆粒失去穩(wěn)定性，從而相互碰撞凝聚。例如，在處理污水中的懸浮顆粒時，能迅速使顆粒聚集在一起。
- 吸附架橋能力出色：其分子結(jié)構(gòu)大，具有多個活性位點，能夠吸附多個膠體顆粒，在顆粒之間形成 “橋梁”，將它們連接起來，形成較大的絮體。這種絮體結(jié)構(gòu)緊密，沉降速度快，大大提高了固液分離的效率。
- 沉淀物網(wǎng)捕作用好：在絮凝過程中，聚合氯化鋁形成的絮體可以將水中的其他微小顆粒和雜質(zhì)包裹在內(nèi)，如同漁網(wǎng)捕魚一樣，將它們一起沉淀下來，進一步提高了水質(zhì)的凈化效果。
- 良好的適應(yīng)性：
- pH 值適用范圍寬：在較寬的 pH 值范圍內(nèi)（一般為 4 - 9）都能保持較好的絮凝效果，而傳統(tǒng)的鋁鹽混凝劑在 pH 值較低或較高時，絮凝效果會明顯下降。這使得聚合氯化鋁在處理不同酸堿度的廢水時具有很大的優(yōu)勢，例如在酸性較強的礦山廢水和堿性較強的印染廢水處理中都能發(fā)揮良好的作用。
- 溫度適應(yīng)性強：對溫度的變化不敏感，在不同的溫度條件下都能保持穩(wěn)定的絮凝性能。無論是在寒冷的冬季還是炎熱的夏季，都能有效地凈化水質(zhì)。
- 使用方便：
- 溶解性好：易溶于水，形成透明至微渾濁的液體，方便在水處理過程中添加和混合。
- 投加量少：由于其的絮凝性能，相比傳統(tǒng)的凈水劑，聚合氯化鋁的投加量較少，能夠降低水處理的成本。
- 產(chǎn)品純度和穩(wěn)定性：可以通過選擇合適的制備工藝和原料，生產(chǎn)出高純度的聚合氯化鋁產(chǎn)品，減少雜質(zhì)的含量。并且其產(chǎn)品穩(wěn)定性較好，在儲存和運輸過程中不易發(fā)生變質(zhì)。
- 環(huán)保性：聚合氯化鋁在水處理過程中，不會產(chǎn)生二次污染，處理后的水符合飲用水標準，對環(huán)境友好。同時，它還能有效去除水中的重金屬及放射性物質(zhì)等污染物，保障用水安全。
