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聚氯化鋁合成的方法是什么?

更新時間:2011-05-03 17:25 來源: 點擊數:

聚氯化鋁合成的方法是什么?


聚氯化鋁(PAC)是近年來在水處理領域研究和應用較多的無機高分子絮凝劑。PAC在去除濁度和天然有機物時具有堿度消耗小、處理成本低廉、受溫度影響小和污泥產量較少的優點而被廣泛地應用于生活飲用水、工業給水處理、工業廢水和生活污水的凈化處理。另外在鑄造、醫藥、制革、造紙等方面也得到廣泛地應用。目前生產聚合氯化鋁的方法較多,現介紹幾種較流行的合成方法。
1 聚氯化鋁的合成原料
聚氯化鋁的合成原料很多,根據原料的來源,可大致分為3類:1)含鋁礦石包括鋁土礦、高嶺土、黏土、煤矸石、焦寶石、明礬石等;2)工業廢物包括鋁屑、鋁灰、鋁渣、廢鋁箔、三氯化鋁廢水等;3)化工產品及中間體包括結晶氫氧化鋁、三氯化鋁、鋁酸鈉等。
2 聚氯化鋁的合成方法
PAC的合成方法按照原料的不同,可分為金屬鋁法、活性氫氧化鋁法、三氧化二鋁法、氯化鋁法等。也可按照生產工藝的不同分為酸法、堿法、中和法、熱解法、加壓反應法、混凝膠法、電滲析法、電解法等。本文主要介紹聚合氯化鋁的各種生產方法及主要工藝。
2.1 金屬鋁法
采用金屬鋁法合成PAC的原料主要為鋁加工的下腳料,如鋁屑、鋁灰和鋁渣等。在工藝上可分為酸法、堿法、中和法3種。由于堿法生產工藝難度較高,設備投資較大且用堿量大,還要大量鹽酸中和至pH:4-5,成本較高,現階段其應用受到一定限制,所以不作過多地介紹。
2.1.1 酸法
酸法具有反應速度快、設備投資少、工藝簡單、操作方便等優點,但溶液中的雜質含量偏高,尤其是重金屬元素含量通常容易超標,產品質量不穩定,設備腐蝕較嚴重。
以鋁灰為例簡要介紹其生產工藝。鋁灰主要成分為鋁,其生產工藝流程,見圖1。 此法工業生產多利用鋁廠下腳料、機械加工廢鋁屑等。生產時經凈化處理,控制投料比例、投料速度及酸濃度,可以進行自發熱反應得到適宜的產品。
2.1.2 中和法
中和法的特點是綜合了酸法和堿法兩者的優點。中和法的關鍵在于合成PAC時,鋁酸鈉和三氯化鋁溶液之間的配比必須嚴格控制,使鹽基度達到標準要求。生產工藝流程見圖2。
2.2氫氧化鋁法
氫氧化鋁純度高,合成的PAC重金屬含量較低,但是由于氫氧化鋁的酸溶性較差,一般采用加熱加壓酸溶的生產工藝。這種工藝相對比較簡單,但生產的聚合氯化鋁的鹽基度較低,因此一般采用氫氧化鋁加溫加壓酸溶和鋁酸鈣礦粉中和聚合等兩道工序。工藝流程見圖3。
2.3 三氧化二鋁法
含三氧化二鋁的原料主要有三水鋁石、鋁釩土、高嶺土、煤矸石等。該生產工藝可分為兩步:第一步是得到結晶氯化鋁,第二步是通過熱解法或中和法得到PAC。工藝流程見圖4。
2.4 氯化鋁法
以三氯化鋁為原料合成PAC一般有3種方法:中和法、電化學法和熱分解法。
2.4.1 中和法
在A1Cl3溶液中加入燒堿、石灰石、碳酸鈉等堿.性物質提高OH-濃度,以促進A1Cl3不斷水解。不同加堿量可得到不同鹽基度的PAC溶液。此法生產的PAC適于在對水中Cl-含量及硬度要求不高的企業使用。