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聚合氯化铝的合成和用途

来源:未知     时间:2019-06-11 10:03    点击次数:
  一种新兴净水材料,无机高分子混凝剂,简称聚铝,英文缩写为PAC(poly aluminum chloride),它是介于AlCI3和Al(OH)3,之间的一种水溶性无机高分子聚合物,化学通式为[Al2(OH)nCl6-nLm],其中m代表聚合程度,n表示PAC产品的中性程度。m品的中,n=1-5为具有Keggin结构的高电荷聚合环链体,对水中胶体和颗粒物具有高度电中和及桥联作用,并可强力去除微有毒物及重金属离子,性状稳定。检验方法可按国际GB 15892--2003标准检验。由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用,生产出来的聚合氯化铝是相对分子质量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。
  物理化学性质:
  聚合氯化铝具有吸附、凝聚、沉淀等性能,其稳定性差,有腐蚀性,如不慎溅到皮肤上要立即用水冲洗干净。生产人员要穿工作服,戴口罩、手套,穿长筒胶靴。聚合氯化铝具有喷雾干燥稳定性好,适应水域宽,水解速度快,吸附能力强,形成矾花大,质密沉淀快,出水浊度低,脱水性能好等优点。用喷雾干燥产品可保证安全性,减少水事故,对居民饮用水非常安全可靠。因此,聚合氯化铝,又被简称为高效聚氯化铝,高效PAC或高效级喷雾干燥聚合氯化铝。聚合氯化铝适用于各种浊度的原水,pH适用范围广,但是和聚丙烯酰胺相比,其沉降效果远不如聚丙烯酰胺
  聚合氯化铝的盐基度是聚铝中相对重要的指标,特别是针对饮用水级别的聚铝产品。盐基度越低,其价格越高,各采购商可以根据厂家的实际情况来操作。另外不同原材料,不同工艺生产处理的聚合氯化铝产品的盐基度也是不同,这就需要厂家来进行调整。提高聚氯化铝产品的盐基度,可大幅提高生产和使用的经济效益。盐基度从65%提高到92%,生产原料成本可降低20%,使用成本可降低40%。
  浓度配比方法:
  固体聚合氯化铝稀释成液体时,首先要根据原水情况,使用前先做小试求得最佳药量。在生产上使用聚合氯化铝时,按聚合氯化铝固体:清水=1:9-1:15质量比混合溶解即可。氧化铝含量低于1%的溶液易水解,会降低使用效果,浓度太高不易投加均匀。药剂投用后,如见沉淀池矾花少,余浊大,则投加量过少;如见沉淀池矾花大且上翻,则加药量过大,应适当调整。
  一、合成工艺分类和特点
  1.滚筒式 铝含量一般,水不溶物高,多用于污水处理。
  2.板框式 铝含量高,水不溶物低,用于市政污水处理和生活污水处理。
  3.喷雾干燥 铝含量高,水不溶物低,溶解速度快.用于饮用水及更高标准水处理。在同样水质的情况下,喷雾干燥聚合氯化铝投加量减少,尤其在水质不好的情况下,喷雾干燥产品投量与滚筒干燥相比,可减少一半,成本低,强度小。此外,喷雾干燥产品可保证安全性,事故少,对居民饮用水非常可靠。
  二、合成方法
  ① 金属铝法 主要以铝加工的下脚料(如铝屑、铝灰和铝渣等),按一定配比缓慢加入盐酸,在搅拌下进行反应,经熟化聚合、沉降制得液体聚合氯化铝,再经稀释过滤,浓缩,干燥制得。在工艺上可分为酸法、碱法、中和法3种。酸法主要是用HCl,产品质量不易控制;碱法生产工艺难度较高,设备投资较大且用碱量大,控制pH值时较费原料,成本较高;用的最多的是中和法,只要控制好配比,一般都能达标。
  ② 氢氧化铝法 氢氧化铝粉纯度比较高,合成的聚合氯化铝重金属等有毒物质含量低,一般采用加热加压酸溶的生产工艺。这种工艺比较简单,但盐基度较低,因此一般采用氢氧化铝加温加压酸溶再加上铝酸钙矿粉中和两道工序。
  ③ 三氧化二铝法 含三氧化二铝的原料主要有三水铝石、铝钒土、高岭土、煤矸石等。该生产工艺可分为两步: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。
  ④ 氯化铝法 采用氯化铝粉为原料,加工聚合氯化铝。这种方法应用最为普遍。可用结晶氯化铝于170℃进行沸腾热解,加水熟化聚合,再经固化、干燥制得。
  ⑤ 碱溶法。先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液,再用盐酸调pH值,制得聚合氯化铝溶液。这种方法制得的产品颜色外观较好,不溶物较少,但氯化钠含量高,原材料消耗高,溶液氧化铝含量低,工业化生产成本较大。
  三、作用过程及性能
  作用
  聚(合)氯化铝其絮凝作用表现如下:
  1.水中胶体物质的强烈电中和作用。
  2.水解产物对水中悬浮物的优良架桥吸附作用。
  3.对溶解性物质的选择性吸附作用。
  性能
  1.净化后的水质优于传统絮凝剂,净水成本与之相比低15-30%。
  2.絮凝体形成快、沉降速度快,处理能力大。
  3.对水体碱度消耗低于各种无机絮凝剂,因此可不投或少投碱剂。
  4. 适应宽pH范围,源水pH 5.0-9.0范围均可凝聚。
  5.腐蚀性小,操作条件好。
  6.溶解性优于硫酸铝。
  7.处理时水体盐分增加少,有利于离子交换处理和高纯制水。
  8.对源水温度的适应性优于硫酸铝等无机絮凝剂。
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