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潘碌亭，束玉保，王键，吴蕾- T; k, L: M( J; i; W( X( R
(同济大学污染控制与资源化国家重点实验室，上海200092)
6 x/ ]) _4 H( A, e& Q在斜管填料领域中，絮凝法净化水是最古老的固
( l6 X. W4 }" p* P. b7 b+ |8 H液分离方法之一，由于其适用性广、工艺简单、处: A& d- I% ]' Z, i$ s
理成本低等特点，絮凝法目前仍广泛应用于饮用
1 {, D2 E5 f+ E d" ?水、生活污水和工业废斜管填料中。4 v/ G) l( |, R0 C
聚合氯化铝(PAC)是一种优良的无机高分子絮
6 {8 h0 c. v0 X, ?% Q" g9 M! J凝剂．它首先在日本研制成功并与20世纪60年代
/ V- T1 d ? z/ ?5 d投入工业化生产，是目前技术最为成熟，市场销量
. v1 ]& u4 Q1 g最大的聚合氯化铝。PAC使用时具有絮体形成快、沉
5 {+ N! D X% N" ]淀性能好，水中碱度消耗少，特别是对水温、pH
! H2 q! O# t7 w* T* r s2 M值、浊度和有机物含量变化适应性强等优点。我国! N, a% b, S& m! a0 I0 R2 O
从上世纪70年代开始,铝盐，已对聚合氯化铝进行了研' R; y8 V- @7 M) `1 N8 c
发，近年来随着实验室研究的深入，工业生产得到
, ]3 \, b3 x2 O. R8 k( T8 F, b$ h3 X了快速的发展。本文从PAC生产的不同原料的角% `* ^/ P0 P/ d8 n4 W7 Z8 S
度．对目前我国聚合氯化铝的生产技术进行了论述5 \+ f: b; B3 v* N( n" `& o% v
和探讨- \6 }% v3 f8 U
1 聚合氯化铝的制备技术
3 X9 \8 m1 i( s# v: {# c1．1 以铝屑、铝灰及铝渣为原料
, T4 G2 _$ a( Z! n+ R; z1．1．1 酸溶一步法
9 Q3 q/ D: Z. U( {0 n, h将盐酸、水按一定比例投加于一定量铝灰中，( k# s) v, i6 w: N) n2 c
在一定温度下充分反应，并经过若干小时熟化后．
1 f) W0 u6 u9 y5 k放出上层液体即得聚合氯化铝液体产品。铝反应为
' c0 l. u) q, p% |放热反应，如果控制好反应条件如盐酸浓度和量，" M4 M( ]2 o, @1 ^0 w% W
水量及投加速度和顺序，就可以充分利用铝反应放0 u7 x1 r9 e) X! K/ A
出的热量，使反应降低对外加热量的依赖度，甚至
3 s0 x0 L1 r% b不需外加热源而通过自热进行反应，控制其盐基度4 |2 R. I2 t5 j. }, u* f! g8 N0 O+ V
至合格。该法具有反应速度快，投资设备少，工艺
2 S$ Z- ]: g7 [! K: q简单，操作方便等特点，产品盐基度和氧化铝含量$ w) h/ w6 o% w! l6 O
较高，因而该法在国内被普遍采用。但此工艺对设
2 d, h5 I& W: S- I% O4 a! m备腐蚀较严重，生产出的产品杂质较多，特别是重
2 B1 r# N0 z4 Y$ a金属含量容易超标，产品质量不稳定。阮复昌等?' U% c; r, f0 @$ T7 ] s( H
利用电解铝粉、分析纯盐酸为原料，在实验室制备
- J5 B$ ^+ i9 v( i出了超纯的聚合氯化铝，据称可用于实验室制备聚) _, B& y/ p/ `. m5 {( _8 P+ o
合氯化铝标准溶液。# e! _* e- R9 p B( E* y
1．1．2 碱溶法
2 T& A5 O1 K+ T' x6 Y- K) |; h' V, o先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液，再
# e' i5 M7 k+ h/ E( h5 P用盐酸调pH值，制得聚合氯化铝溶液。这种方法
1 [! [' k6 @! G, G a( K! u的制得的产品外观较好，水不溶物较少，但氯化钠% E/ R/ M. |5 I% A- _9 r6 ^4 G
含量高，原材料消耗高，溶液氧化铝含量低，工业 r8 b$ \$ b. D; G
化生产成本较大
; M5 r2 v& o: [8 g$ U1．1．3 中和法8 f+ m, s. X; k3 v4 R
该法是先用盐酸和氢氧化钠与铝灰反应．分别
2 t" @7 b* h; H M7 E. \% H9 ^$ G- o制得氯化铝和铝酸钠，再把两种溶液混合中和．即
1 n% T: n5 O1 s0 W: B) l制得聚合氯化铝液体。用此方法生产出的产品不溶
' h) j' K0 v3 O0 d9 l& e- P物杂质较少，但成本较高。刘春涛等l2 先用盐酸与4 z/ j: z' H; B/ }- P
铝箔反应，再把得到的氯化铝分为两部分，一部分# S( n3 `! g" g3 s9 \9 x
用氨水调节pH值至6～6．5．得到氢氧化铝后．再
0 `8 O" ]( i2 e/ F把另一部分氯化铝加入到氢氧化铝中使其反应．得
$ p4 t/ ~0 n( u- T6 }! N$ d' n到聚合氯化铝液体产品，干燥后得到固体产品，据$ s& h& b/ M$ k1 {2 {9 E0 ?
称产品的铝含量和盐基度等指标都很高。; X: U7 y+ B, k& j
1．1．4 原电池法; V8 y) E o M( a3 J
该工艺是铝灰酸溶一步法的改进工艺，根据电
8 w9 ~3 E: `. ~$ h9 e- N9 o化学原理．金属铝与盐酸反应可组成原电池，在圆
+ d8 q+ s# m: W9 ~4 x \! A桶形反应室的底部置人用铜或不锈钢等制成的金属# T3 w* w) C1 q& c9 C( F
筛网作为阴极，倒人的铝屑作为阳极，加入盐酸进4 F& |" I% X# Y
行反应，最终制得PAC。该工艺可利用反应中产 g! X3 M9 n2 A/ t
生的气泡上浮作用使溶液定向运动，取代机械搅7 K2 U, p! {: v; u
拌，大大节约能耗 ]。4 H4 S; a5 \* {0 W
1．2 以氢氧化铝为原料
) c- n2 R7 x6 [& ?0 s将氢氧化铝与盐酸和水按一定比例，在合适的
' H( [' P6 h- d温度和压强下反应，熟化后制得聚合氯化铝产品。
( F: H! D/ U1 D. O2 l" d该法生产工艺简单，在上世纪80年代是国内外普
$ _6 F+ n6 j. c; A' `遍采用的一种工艺。由于氢氧化铝酸溶性较差，故) v$ K$ _6 O% j- J6 J; r
酸溶过程需加温加压。但此法生产出的产品盐基度
4 F) M. L+ P% L+ F/ N; N; w不高，通常在30％ ～50％ 范围内，国内已有很多
! U5 ^2 ~) P/ o, z5 b3 v$ y提高盐基度的研究， 如投加铝屑、铝酸钠、碳酸
* w( a- x; R7 y; {钙、氢氧化铝凝胶和石灰等．此法生产出的产品杂
8 f }+ O4 f, X7 [质较少．但以氢氧化铝为原料生产成本较高，制! E. a' y) u" m# {1 C2 B; Q& g& w
得的产品多用于饮用水。晏永祥等 采用氢氧化铝% [- `5 t9 i/ k3 T( _. `" A% _1 L
酸溶法．以纯铝板为除铁剂．制备出了高纯聚合氯
2 P6 q9 W7 f: j" ]% g5 c D9 e( ^化铝。/ m9 ?1 ?4 T1 q; R! ^% T. r" I+ u
1．3 以氯化铝为原料
- d+ N% y) w+ o `7 N3 J1．3．1 沸腾热解法
( ` Z( s" a. a0 i用结晶氯化铝在一定温度下热解，使其分解出
4 H! l+ W# V5 K7 l氯化氢和水，再聚合变成粉状熟料，后加一定量水9 f. q, ]) Q4 H1 ]4 Z* o$ {
搅拌，短时间可固化成树脂性产品，经干燥后得聚* u* y3 L \( u$ G
合氯化铝固体产品。
: H. F5 C7 t6 q7 y* `1．3．2 加碱法
: N) h. o; t, L先配置一定浓度的氯化铝溶液，在一定温度下
$ a; e0 J' H; |6 J. I: A0 ^强烈搅拌 同时缓慢滴加一定量的氢氧化铝溶液，3 s0 ~( N+ g1 ^1 {
反应至溶液变澄清，上清液即为聚合氯化铝液体产! C; m. Y1 T- R: `* C" Q0 K' n
品。通常认为微量加碱法(极慢的加碱速度)所得产
6 G% y2 l) o) b7 x( J; U3 g品的Al 的质量分数可达80％ 以上，赵华章等
- Q8 g' v" D) a( l9 g通过提高温度等手段制得了总铝浓度为0．59 mol／
; I2 ]% I$ x" W& I/ e4 t. ] {# fL，Al 的质量分数达80．7％ 的产品。但国外有报# s; a. @' o: S' C0 m( Y) T
道指出在铝浓度很低的情况下，缓慢加碱得不到 H8 T* n2 i0 O. q: y6 L5 L
Al 反而在90 c【=下通过快速加碱可得到Al 的质2 S @3 p9 e, X/ I4 o6 ?* Y2 \
量分数为100％ 的PAC溶液 ，于月华等 用逐
/ k4 G$ [* V+ E D滴加碱法制得聚合氯化铝，制得的产品据称Al 含‘
( O6 }1 H+ i$ T( F3 W量也不高。4 i2 y' A7 m' x: r6 w
1．3．3 电解法
" ?% y9 ^, @2 p# N& d. k* s+ O3 Z该法中科院研究较多，通常以铝板为阳极，以
) b5 F1 L5 v- F- I- H9 B$ C$ p+ O不锈钢为阴极，氯化铝为电解液，通以直流电，在
S/ m, e7 F3 G) C4 B3 c" ^低压、高电流的条件下，制得聚合氯化铝。曲久辉
( S+ y6 H' Q( P: r等 10]利用此法制得了碱化度高、Al 含量高的聚合
) M3 I& g* q, G3 K. Q氯化铝产品。也有学者对此装置进行了改进，如何
' L; ?( e) P% ~8 z9 d0 Y锡辉等? 用对氢过电位更低的金属铜作阴极．且
8 }- P7 ~4 { q3 D$ r" M- r8 L2 e可提高耐腐蚀性和导电性。罗亚田等_l2 用特制的: ~" @2 B1 _7 w* h* e
倒极电源装置合成聚合氯化铝，据称可以减少电解6 P8 \8 H2 r* m6 H* c5 W7 d
过程中的极化现象。
$ L+ D2 d$ E0 p3 T7 C1．3．4 电渗析法2 b. N' k4 s# c, h6 f: J
路光杰等l13 对此作了研究，以氯化铝为电解5 S7 s; X3 Q4 G! g6 h. T' v& A
液，以石墨(或钛钌网)等惰性电极为阳极，多孑L铁
/ l9 K% T. K1 L板(或铂片)为阴极，以两张阴离子交换膜构成反应
) c. {1 R9 a, H1 R" T室，通以直流电，反应后得到聚合氯化铝产品。1 N' k# F) b# A6 x5 {6 g, F
1．3．5 膜法
& O) f/ i. `% H5 t( [该法把碱液放在膜的一侧，膜的另一侧放置氯
) ?* o4 l3 q7 k1 S2 c* G化铝溶液，利用膜表面的微孔作为分布器，使碱液
0 b; B8 r! N: b2 F通过微孑L微量地加入到氯化铝溶液中去．从而制得# h! o8 g/ Y3 w' z6 n8 k
Al 含量高的聚合氯化铝。彭跃莲等ll4’利用超滤膜6 I* |9 e1 d7 A# M# c5 U, j: j) ~
制得的聚合氯化铝产品Al 的质量分数可达79．6％
! N- t3 S* D9 x7 s, B( t8 n以上．张健等_l5]利用中空纤维膜制得的聚合氯化
2 ~* G7 @$ e/ b' L5 `+ b* H# `铝产品中的Al 的质量分数据称可达90．18％。
' X* t( R p5 r/ @% n- k1．4 以含铝矿物为原料
9 }9 I% b# U( M8 v3 q! I Q1．4．1 铝土矿、高岭土、明矾石、霞石等矿物
8 o4 s- U6 ~/ E. S铝土矿是一种含铝水合物的土状矿物，其中主4 v" _% u& |" W4 \% W
要矿物有三水铝石、～ 水软铝石、一水硬铝石或这0 P4 S9 H' e2 z& n# {) Z
几种矿物的混合物，铝土矿中AI O 的质量分数一
0 @! i3 z- [: c般在40％ ～80％ 之间，主要杂质有硅、铁、钛等5 h+ W( u9 ]- w
的氧化物。高岭土铝的质量分数在40％ 左右，其 T8 [. ]( X0 E7 j% ^6 \* [. w
分布较广，蕴藏丰富，主要成分是三氧化二铝和二
( p1 o8 Q8 W! ~7 t& Q' H氧化硅。明矾石是硫酸复盐矿物，在我国资源较为
4 B8 z9 o9 M* O' k4 A3 z# a丰富，明矾石在提取氯化物、硫酸、钾盐的同时，+ Z0 {) x9 H* V ?( h. s
可制得聚合氯化铝，是一种利用价值较高的矿物。
" d8 q. s/ B3 i ?* c霞石铝的质量分数在30％ 左右，若用烧结法制聚
& ] K, }: B- _1 m合氯化铝，同时可得副产品纯碱或钾盐。这些矿物
7 _, k( g; x6 ~6 I2 v一般采用酸溶法和碱溶法来制备聚合氯化铝_I6]。/ V2 ^. l" c2 I. k
酸溶法适用于除一水硬铝矿外的大多数矿物。( L# x+ n4 Z/ C% |4 z
生产工艺是：① 矿物破碎。为使液固相反应有较' s7 ~& Q. C) W* s# O9 B& h9 {
大的接触面，使氧化铝尽量溶出，同时又考虑到残
* L1 u5 U) o: s) }" b8 p渣分离难度问题．通常将矿石加工到40～60目的
: w6 e+ A- p* Q6 m* E/ y0 F粉末。② 矿粉焙烧。为提高氧化铝的溶出率，需3 p, t; o7 A$ ~5 ?: \
对矿粉进行焙烧．最佳焙烧时间和焙烧温度与矿石1 c3 p B! n1 }8 B
种类和性质有关，通常在600～800 cC之间。③ 酸: o( x5 r. i! D$ i' }( T: t, y
溶。通常加入的盐酸浓度越高，氧化铝溶出率越
! g3 y) {" P% @. I+ n5 E- m7 y4 r& I7 m高，但考虑到盐酸挥发问题，通常选用质量分数为
* T- Z" I' }- p: @; A) W20％ 左右的盐酸。调整盐基度熟化后即得到聚合- l7 C7 z. ?: Z% \
氯化铝产品。胡俊虎等[171以煤系高岭土为原料，! v6 }# h' v) a# Z
氧化钙为助溶剂，酸浸一步合成制得聚合氯化铝# a* q/ k' w F9 x; i
铁．干燥后固体产品测得氧化铝的质量分数大于% w6 b# a* z) c* ?$ w5 X3 K
30％ 。
: K% H! w, X5 A( E+ N一水硬铝石或其它难溶于酸的矿石，可用碱法' J, ?; j! h+ [- E
制备聚合氯化铝。生产工艺前两步与酸法一样，都8 M8 u, p& C/ |/ h
需破碎和焙烧，后用碱溶，用碳酸钠或氢氧化钠或. b b R! B; b0 W. Q
其它碱与矿粉液反应，制得铝酸钠，再用碳酸氢钠
" N& n1 O1 N. W. K. G' K% h和盐酸调节，制得聚合氯化铝。碱法投资大，设备
9 e8 E: t+ @. P1 t: r e; Z' d5 n复杂，成本高，一般使用较少。
% C$ k1 {" l# |4 M1．4．2 煤矸石
: G1 F9 a6 P: Y" X+ r0 D煤矸石是洗煤和选煤过程中排出的固体废弃
0 [" \% H0 V% ]7 G8 E" r物．随着煤炭工业的发展．煤矸石的产量日益剧: ^& b3 g. K/ J/ E9 z9 F' ]- G
增，而废弃煤矸石容易污染环境。以煤矸石为原
! ]* H4 @ u* S" a料生产聚合氯化铝，不仅解决了其污染问题，而7 I/ f" E) l& S" g! ^5 p6 L& R
且还使其有了使用价值。煤矸石一般含有质量分
# ~3 D) a# l. d数为l6％ ～36％ 的AI2O 2．5％ ～15％ 的Fe2O 和3 u/ _4 W, W; L1 n$ ?, ]
5l％ ～65％ 的SiO ，利用煤矸石为原料可制得聚合
6 _8 Y( M6 X1 Z氯化铝或聚合氯化铝铁， 自上世纪60年代以来，
+ @8 [/ M# i) Q已经投入工业化生产。常用的生产工艺是：煤矸石
- X: ?9 H2 z0 H" ?8 i" b经破碎和焙烧。在一定温度下加入盐酸反应若干小( P! A. `9 E6 c4 O
时后．可加入聚丙烯酰胺进行渣液分离，渣经适当
# r9 a( K! l) \, F( N5 D% N2 {处理后可作为制水泥原料，母液经浓缩结晶可制得* c, c6 }' J5 v& X4 X. \
结晶三氯化铝。这时可用沸腾热分解制得聚合氯化
Y/ j* J" u% m* p铝，也可采用直接加入一定浓度的氢氧化钠调节盐7 p: B0 N X! K6 a& _
基度制得聚合氯化铝。马艳然等『l。 利用煤矸石为
% h) r+ e# G6 V+ h: M$ I原料制备出了符合国家标准的聚合氯化铝产品。/ W1 P3 W% J* p9 J% R1 c! Q
1．4．3 铝酸钙矿粉/ G# Q) Y3 T4 S' ^+ r, [# E
铝酸钙粉由铝土矿、碳酸钙和其它配料经高温1 J5 U. i5 q6 `" f* P) v' N
煅烧，冷却后磨粉而得。按制作聚合氯化铝方法的9 M# S$ z' m1 v
不同，分为碱溶法、酸溶法和两步法。5 `4 Z- r# o5 k* n/ w7 [0 }8 S
(1)碱溶法9 h, r+ G0 o3 e5 z) |. d* Y
用铝酸钙矿粉与纯碱溶液反应得到偏铝酸钠溶# u5 m; ^1 h: L6 k1 }# {0 ~( P! ?9 K1 `
液，反应温度为100～ll0 cC，反应4 h左右。后
; r; d7 r. z, V/ [在偏铝酸钠溶液中通人二氧化碳气体，当溶液pH; N( L- v8 h- U3 \7 v8 H. [) D
值为6～8时。形成大量氢氧化铝凝胶，这时停止( g2 T+ U$ ~% ?2 }* h/ q
反应．这一过程反应温度不要超过40 cC，否则会/ n% j; y0 b# R& @; U0 U
形成老化的难溶胶体。最后在所生成的氢氧化铝中4 e' E( K4 _) i, C! `5 v. [
加入适量的盐酸加热溶解，得到无色、透明、黏稠
3 |* T" N* }2 C状的液体聚合氯化铝，干燥后得到固体聚合氯化
8 `& i+ Q# Z+ _/ |铝。此法生产出的产品重金属含量低，纯度高，但3 S3 N: v6 x, o% B L) R
生产成本较高[19]。( E: G q J6 u. {( M T
(2)酸溶法
% O4 d% T- O# N: o/ a; i- C8 P9 R把铝酸钙粉直接与盐酸反应，调整完盐基度并8 u/ R j+ H$ P
熟化后即得到聚合氯化铝液体产品。该法工艺简+ S+ u/ H/ s2 X. c1 L$ p8 S& Z
单，投资少，操作方便，生产成本低，但产品的不# c4 b9 ]6 z0 B9 E
溶物，重金属含量较高，固体产品氧化铝含量通常
9 ^5 G5 w: s6 N4 A% Z不高．质量分数约为28％ 左右，产品外观较差， x0 o* a: ^0 g q
铁离子含量高。郑怀礼等 用酸溶法制备了聚合( u* L1 {# X- B
氯化铝铁。
% S' t9 s" R) `: I+ R0 \(3)两步法
3 ]! W' l; O: L |5 @这种生产方法一般采用酸溶两步法的生产工
6 J; C: v& Y6 E! K艺，在常压和一定温度下，第一步加较高的盐酸量# b& q K' ?8 k3 [- S1 ~
比到铝土矿粉中，使氧化铝尽可能溶出，第二步是
' \$ A; P% w. _$ P0 [4 _把第一步反应的上清液与新加入的铝酸钙粉反应。7 B$ R" C+ m% s9 |! u$ N& j
这一步既有氧化铝溶出，又可以调节盐基度。通常
( N: B! B& E& c第一步的氧化铝能溶出80％ 以上，第二步的氧化8 A6 F4 s" T U
铝溶出率在50％ 以下，故第二段沉淀矿渣一般回
; e. J8 O5 e- e3 s- {1 P# t1 |& j流到第一步反应中去。董申伟等 用铝土矿和铝
2 ]- n Y* b. L6 u# |* `酸钙粉为原料，采用酸溶两步法工艺，制得了氧化
$ A+ \) M, K8 A8 w- E* D铝的质量分数为10．11％．盐基度为85％ 的液体聚, U8 D# m$ {4 P# G( C6 k
合氯化铝产品。
! W+ }+ e# f% U3 B! a1．5 以粉煤灰为原料* L ^# i8 S% L5 a
粉煤灰是火力发电厂水力除灰系统排放的固体
. T! ]# J* @8 a* M6 r废弃物。由于粉煤灰中约90％ 三氧化铝呈玻璃态．
, p; S, `) x* X; ~$ D6 N1 i活性不高。酸溶很难直接把三氧化铝溶解。以往通+ U2 A. j6 M, j7 Q
常采用碱石灰法。但设备投资大，对设备腐绌性
- K8 w7 R9 ]% j/ U高，能耗大且需大量纯碱，实际生产意义不大。有* ~0 S. X3 e2 Z# g# ^7 ]- w0 n
人用KF、NH4F等作为助溶剂打开硅铝键，再用酸1 s" @; V6 B1 P9 E
溶，以提高氧化铝溶出率．酸溶后得到氯化铝，再
; m: L) ^& Y2 k7 l& u! ~! a用热解法或用氢氧化钠调节盐基度。陆胜等 用
# E+ J" J% |5 g4 Q& z粉煤灰为原料，NH F为助溶剂，制得了聚合氯化
9 T" A. z( S0 @( Y铝产品，据称能耗低。
6 W8 h; g8 w. d2 国内聚合氯化铝制作过程中存在的难点问题及- @1 l5 S" Z2 g3 r
解决建议6 g- r% f, J1 G) J! W% [
我国对聚合氯化铝研究较晚，但发展迅速，随
5 R, G$ U) s9 U, Q# _& I7 u着聚合氯化铝的广泛应用，对其研究也需深化。国
0 {7 w4 o: `, x% Q3 N" ?内虽对聚合氯化铝中铝离子水解形态研究了多年，
' d" ?) I' r$ c7 u+ d, q6 ?但仍未取得一致共识，汤鸿霄等学者认为A1 为最
1 @' ^8 ]* ~ z9 H佳组分。其含量越高。絮凝效果越好。但也有学者8 W7 I6 [0 @+ \9 D' V6 r
认为A1 并不是决定混凝效果的首要因素 引，这方) j! l3 k1 v/ g& L2 z+ j4 \4 r
面是近几年的研究热点。也是难点， 需进一步研8 r7 `8 ]; I' P
究；由于聚合氯化铝确切形态复杂，目前用盐基度
- V: T0 `/ @5 A4 ^反映其聚合程度和絮凝效果，而没有考虑钙、铁、
9 h5 w, R" w* a; @硅等离子参与聚合对盐基度计算的影响，而上述离
6 |: U2 y; u% x0 h9 z6 c1 a, ?子一般对絮凝效果有着促进作用，这些难点都需深
# P1 r S0 `5 t入研究。国内PAC_T业在产品制备中，主要存在6 r9 @; ]. ~6 ]' F+ y
以下难点问题* x5 [# g; B: }2 o+ F
2．1 产品纯度问题- P7 t5 G" G% | j9 G( d, e
氧化铝含量是聚合氯化铝产品的重要指标。通
3 j- c( _3 z4 Z. H$ e) g# |; a- u常认为其含量越高、纯度越高，说明品质愈好，我" N/ S, u: [+ e, M. k3 q7 A. N$ I$ D
国聚合氯化铝行业中，除少数企业能生产部分系列
a/ b4 s& O( D% S5 I* g, Z; W# E产品及专用产品外。大多数企业都是以铝土矿、铝
; t M: q7 f* }9 l& d" q酸钙和副产盐酸生产单一的低品质聚合氯化铝产
t3 w _7 ?/ V- w! X$ h品，生产规模小．技术含量低，产品有效成分氧化! \* J9 ?5 Y% z8 G3 G1 e; d" n
铝含量低、杂质多，而高效、廉价的复合型聚合铝
' G( f& W; {7 q' n% J5 f盐和高纯度聚合氯化铝产品很少，满足不了市场需/ X2 c& h1 P2 J0 u
求，特别是满足不了造纸工业对高纯度聚合氯化铝
7 C. R1 p( V. s9 e4 f, ~产品的需要。这方面既是难点，也是研究热点之) W' i/ e4 F: ^+ j3 o( M% l' p. o" L
一& ^& o! S: ?, ] a6 ]1 ~
。因此，企业应该避免短期投资行为，应积极推
! X/ H+ {* G" X0 Q" I广新工艺技术，提高生产技术水平，同时需加大新
0 R0 w+ D, @: q1 }: u; f' J5 P产品开发力度。
]( e* F) H3 o. U4 ~8 y1 @2 {2．2 不溶物的问题
/ M4 F# v, S) o. K$ b国家标准对市售聚合氯化铝的不溶物含量作了
" F+ q4 G$ l0 r" J8 t4 j/ K明确规定。因国内企业一般选用矿物作为原料，而/ C: p5 m: y" A9 h* \
矿物等原材料一般成分复杂，并需经过破碎等加
- x0 \6 L9 i* [8 ~! R成粉末。且粉末越细，氧化铝溶出率越高。但是相5 `9 X) _8 @# t6 Y
应不溶物等杂质也就越难沉淀。因此如何有效降低
! E' r6 }% C4 X$ m1 O) n不溶物是聚合氯化铝生产急需解决的难点问题。解4 q* F/ {. A4 Z# E! H# q& G4 b
决方案除合理DI1．T．矿物和选择丁艺外，固液分离效
2 q3 _3 I; E: l9 S0 @0 ^* {果与不溶物含量有直接联系，合理的分离方法选择4 Z H! F! A4 \
也是重要的环节之一，常用固液分离方法有：①
/ B6 |9 \: Z9 E* C自然沉淀法。但通常需要时间长，不适用占地面积. j- ^" ~/ i- h! L
小的厂家。② 板框压滤机压滤，但投资大，能耗
+ i5 _- y0 v1 P高。③ 投加聚丙烯酰胺等助凝剂，控制好投加量，8 |/ s; M0 Z& i9 _" C) }
通常会取得较好的效果。8 @7 X( B, k! T3 f& {! g" |
2．3 盐基度问题
5 X0 s4 p; @# A+ M) N8 p; W盐基度越高通常产品的絮凝作用越好。一般可- j1 Z3 P0 S7 j! f0 C3 C7 F
在低盐基度产品中投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、碳% ]2 [8 i3 r; }; t
酸铝、氢氧化钠凝胶、石灰等来提高盐基度。若考
* m7 J) k6 Y/ b虑到不引入重金属和其它杂质。一般采用加铝屑和
& S9 e) ]5 K: {! a% r: t7 F铝酸钠的方法。但成本要高于铝酸钙和铝灰， 目前2 ^0 n+ y6 | y) J( w- e v& K% b8 s
国内较多企业采用铝酸钙调整盐基度。
' ?) n2 w0 ]3 n5 [( v8 C$ G2．4 重金属等有害离子的去除问题
4 s4 M8 O1 H. [7 Y) q某些原料中重金属等有害离子含量很高。可以1 D% F! x# Y8 i
在酸溶过程中加入硫化钠、硫化钙等硫化物．使有# q: G9 V! i7 A, `0 x
害离子生成硫化物沉淀而去除；也可以考虑用铝屑
0 E6 K3 ~! r1 J2 i置换和活性炭吸附的方法去除重金属等有害离子。
Z. W) a- Q+ d$ n2．5 盐酸投加量问题
' {6 e0 T! Y0 m9 n- b制备聚合氯化铝方法很多，但实现一定规模工
/ ~8 [! h l- A5 q# B业化生产的是酸溶法和碱溶法，其中由于生产成
4 R0 ~& E, [* O1 P; o6 y本、氧化铝溶出率等问题。酸溶法实际应用较碱溶+ u! W/ ?2 O0 H6 ?( [8 U* t
法多，而酸溶涉及到盐酸浓度、盐酸投加量等问
5 f5 Z1 o: O7 i k: A题。盐酸浓度越高，氧化铝溶出率越大，但盐酸挥" L/ g; U6 M7 c$ G, ^
发也就越厉害，故要合理配置盐酸浓度。质量分数
w4 D5 B* L' K& R2 i2 m0 f5 t& R通常为20％ 左右；盐酸投加量少，氧化铝溶出率
" B' ^6 W- Y# X+ i2 l+ h低．而投加量大时．制备出的聚合氯化铝盐基度0 g7 G% y* g# N. ` |9 \! h
低、腐蚀性强。运输困难，故需合理投加盐酸量。
' A, ?( S- D$ Y M3 结语与展望3 N% c3 `4 G2 N- Y9 H7 E3 C% L
聚合氯化铝在国内外是发展较快的精细化工产
! H7 i* i7 {' q5 @4 R: F" n品．在斜管填料中是一种高效的聚合氯化铝，其研发对水* b% I: o6 n# P2 k6 p
处理及精细化工具有重要意义。目前在产品开发上" b/ D6 H) q& `& I# r
有两个方向．一是开发新材料制备聚合氯化铝产* d3 C- ~+ g7 t c) j% L
品，以铝屑、铝灰及铝渣等原料制备聚合氯化铝产
+ C( ]( ^& F4 N5 L" \6 l品，工艺较为简单，早期发展较为迅速，但近年来+ d, M0 @' u# x9 B1 Y6 X0 m: T' y
由于含铝屑、铝灰等含铝材料的价格上涨，以及利
& }5 z1 g' ^0 d. |2 n0 `用其生产其它具有更高价值的含铝产品的出现，用
2 Q( q/ w9 j$ T' G此原料生产聚合氯化铝已日益减少。以氢氧化铝、
' L8 L1 J; P: j0 v! p氯化铝为原料生产成本太高，故目前国内一般采用; B* R# r3 u( \8 z. j, w& a
含铝矿物为原料制备聚合氯化铝。近年来利用工业
- `8 Y' `+ M" S8 m' \生产的废弃物(粉煤灰、煤矸石)作为原材料的研究
( o+ r" K5 x+ w) M e应引起足够重视．利用工业废弃物作为原料来生产
5 l0 N2 W M+ w1 f/ S聚合氯化铝既节省材料费，又能使废物循环利用，
" E9 ?; ` U% H& g* u3 L! m6 E是非常有市场应用前景的研究领域 另外一个方向
+ S: p, v8 f/ x+ L是聚合氯化铝与无机或有机高分子聚合氯化铝复合或复
0 i" M0 ]" Y0 f" X3 E5 a配应用的研究，复合或复配药剂可以弥补单一絮凝1 _. h) B h& \6 t9 }
剂的不足，兼具了各自单一聚合氯化铝的优点，适应范- _: ^) ]1 |' r
围广，还能提高有机物的去除率，降低残留金属离/ C/ o+ \$ _$ V J8 `3 [: L, p
子浓度，能明显提高絮凝效果。此外， 目前国内
# `7 Z p5 \ B) F. K0 T zPAC的生产工艺多为间歇生产，污染严重，原料
V6 e+ V K- n, F. [利用率低，产品质量不稳定，开发高效连续化生产
7 B7 A$ f3 h! n工艺，必将成为今后工业生产研究的热点
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# g) L7 U: _. z* ]1 v; J$ ^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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