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潘碌亭，束玉保，王键，吴蕾4 B( Q( T$ e4 J. }- P' q9 P
(同济大学污染控制与资源化国家重点实验室，上海200092)
1 I% R/ X n1 [, G/ |! Y3 a3 D在斜管填料领域中，絮凝法净化水是最古老的固) T- v: N4 a2 u! g ~* q
液分离方法之一，由于其适用性广、工艺简单、处9 x! B7 z9 Z+ r, n
理成本低等特点，絮凝法目前仍广泛应用于饮用# u. q f# m1 S, r
水、生活污水和工业废斜管填料中。
- `7 Y' H5 L" l9 _聚合氯化铝(PAC)是一种优良的无机高分子絮
+ T3 a* y% X- b: L; _凝剂．它首先在日本研制成功并与20世纪60年代1 {8 R7 Y s* L) j8 `7 X
投入工业化生产，是目前技术最为成熟，市场销量
5 K7 l" A7 I5 }: }! _最大的聚合氯化铝。PAC使用时具有絮体形成快、沉6 I5 h0 H, Z4 v4 l( U2 p
淀性能好，水中碱度消耗少，特别是对水温、pH7 d* o8 O0 ]/ P
值、浊度和有机物含量变化适应性强等优点。我国
* r2 d. _; G8 V( a3 Y从上世纪70年代开始,铝盐，已对聚合氯化铝进行了研
& v; O ]% [' I0 }% t" v7 C发，近年来随着实验室研究的深入，工业生产得到
* J7 B% l7 Q' o1 M8 Q8 J' F! e了快速的发展。本文从PAC生产的不同原料的角) k" P; X' m3 W m" f- ~" V! |# }( [
度．对目前我国聚合氯化铝的生产技术进行了论述
1 {, n% j! H( ]8 Q* u和探讨- d! o3 p7 V7 [% F( b2 U
1 聚合氯化铝的制备技术; t. V }: V3 W2 t; ?9 h
1．1 以铝屑、铝灰及铝渣为原料
$ R, }$ L5 J( F- B8 o9 U+ w( f1 L1．1．1 酸溶一步法
9 p4 Z, K$ ?8 ~6 f将盐酸、水按一定比例投加于一定量铝灰中，
/ W4 [5 O$ o- P在一定温度下充分反应，并经过若干小时熟化后．5 @; U! w$ E' H/ T, b5 p; k
放出上层液体即得聚合氯化铝液体产品。铝反应为
: G, h* Y- P4 g放热反应，如果控制好反应条件如盐酸浓度和量，
4 N5 {4 C" r9 C9 @$ w2 n水量及投加速度和顺序，就可以充分利用铝反应放
8 u& w. R, U1 L2 |出的热量，使反应降低对外加热量的依赖度，甚至
5 L8 i5 V( c- v9 m不需外加热源而通过自热进行反应，控制其盐基度& n8 Q }( X3 j, K3 q9 F8 A
至合格。该法具有反应速度快，投资设备少，工艺& w7 U% D* K+ D1 y" i9 K& X2 B' }
简单，操作方便等特点，产品盐基度和氧化铝含量
2 @4 F2 J1 Z1 O5 v较高，因而该法在国内被普遍采用。但此工艺对设
2 f; A5 a; D5 s# n; s# C6 j/ u4 ~备腐蚀较严重，生产出的产品杂质较多，特别是重
$ S) @" |7 f6 Q+ `金属含量容易超标，产品质量不稳定。阮复昌等?. E+ }& y1 A4 m+ X" _. F
利用电解铝粉、分析纯盐酸为原料，在实验室制备: M% l" m, n9 K3 N Z
出了超纯的聚合氯化铝，据称可用于实验室制备聚
! P$ N" s4 g2 G5 D/ D5 G* f合氯化铝标准溶液。
+ D' q/ s9 _9 t1．1．2 碱溶法# R# g) ^, R" |+ G* z
先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液，再
, x# V z) U3 o- ]9 n0 I5 v, z用盐酸调pH值，制得聚合氯化铝溶液。这种方法, a5 x7 l, s: E x, M
的制得的产品外观较好，水不溶物较少，但氯化钠
! U: g3 @" C" I7 Z0 |; C! l; i" Z含量高，原材料消耗高，溶液氧化铝含量低，工业/ c% c' d& {4 g* d5 L3 M) q. Y
化生产成本较大
" n: Y1 \1 y# | k1．1．3 中和法
+ ^- P/ O+ O+ q9 ^( C8 A9 I! e该法是先用盐酸和氢氧化钠与铝灰反应．分别
# ^1 @4 s) B% C) k- W制得氯化铝和铝酸钠，再把两种溶液混合中和．即
) I1 d& e5 G# I9 p制得聚合氯化铝液体。用此方法生产出的产品不溶
/ M7 v( w! M$ s物杂质较少，但成本较高。刘春涛等l2 先用盐酸与
: Y: d( t4 m8 M: |铝箔反应，再把得到的氯化铝分为两部分，一部分: [! h7 F- k1 K0 [: n& I9 C' c
用氨水调节pH值至6～6．5．得到氢氧化铝后．再
& }7 x/ h7 \' ?8 q, }# f6 F把另一部分氯化铝加入到氢氧化铝中使其反应．得6 d+ w5 E" p2 U, B2 T) t0 a+ `
到聚合氯化铝液体产品，干燥后得到固体产品，据
7 Y+ H, x: W" A) n3 Z! w" c+ {称产品的铝含量和盐基度等指标都很高。3 Q1 T2 ]3 _: g6 V Y+ Q- K; r
1．1．4 原电池法
' K7 J) v6 A7 b$ a该工艺是铝灰酸溶一步法的改进工艺，根据电9 B7 H0 X0 ~" J# T% }
化学原理．金属铝与盐酸反应可组成原电池，在圆# I& S. `! n8 I
桶形反应室的底部置人用铜或不锈钢等制成的金属: A. j- [! P" l5 l0 S
筛网作为阴极，倒人的铝屑作为阳极，加入盐酸进
) l1 `: N! M+ _: R$ a行反应，最终制得PAC。该工艺可利用反应中产
$ d! n& f' L# H8 n3 v生的气泡上浮作用使溶液定向运动，取代机械搅5 r* r( R, f0 f M, e
拌，大大节约能耗 ]。, D0 N# T6 [8 ?2 a. [/ a# R
1．2 以氢氧化铝为原料
" ?1 z, E4 S4 X6 Z x! L' q/ k将氢氧化铝与盐酸和水按一定比例，在合适的
9 W3 C8 ]1 ^3 ?8 j, `7 o# ~% [温度和压强下反应，熟化后制得聚合氯化铝产品。
% D% @- W: D0 B* T该法生产工艺简单，在上世纪80年代是国内外普( F9 X2 {% X5 B2 B M
遍采用的一种工艺。由于氢氧化铝酸溶性较差，故+ t0 G9 s5 R {) b/ {
酸溶过程需加温加压。但此法生产出的产品盐基度8 l: x- f. c$ G9 Y- E
不高，通常在30％ ～50％ 范围内，国内已有很多
0 f9 n5 L0 `2 H提高盐基度的研究， 如投加铝屑、铝酸钠、碳酸
2 W% B' L" H8 M1 m X钙、氢氧化铝凝胶和石灰等．此法生产出的产品杂
: s! B5 C: z) ], T% S4 T7 N质较少．但以氢氧化铝为原料生产成本较高，制7 i, s' Y8 I' |& b7 ^' X
得的产品多用于饮用水。晏永祥等 采用氢氧化铝2 K. F) K! V3 L: v6 P' E
酸溶法．以纯铝板为除铁剂．制备出了高纯聚合氯
& G0 ?# q" x( i! [: d' ^( w化铝。
( _9 e' C& o# o1．3 以氯化铝为原料
% B3 J4 K, O7 x, m+ k1．3．1 沸腾热解法; U3 R/ x" j" C) L8 E1 @
用结晶氯化铝在一定温度下热解，使其分解出
' Y9 W+ _( i q氯化氢和水，再聚合变成粉状熟料，后加一定量水5 |6 \$ g6 _( d* g' Q/ k
搅拌，短时间可固化成树脂性产品，经干燥后得聚
8 o0 i, y2 U: U% H) T/ o- i合氯化铝固体产品。
/ G- j9 E/ @* \1．3．2 加碱法0 R/ R2 e0 D- J& l+ l4 q# L- H2 O
先配置一定浓度的氯化铝溶液，在一定温度下: V; J2 m( q) C% K
强烈搅拌 同时缓慢滴加一定量的氢氧化铝溶液，
" |( ~0 Y; p( h7 f6 b1 S反应至溶液变澄清，上清液即为聚合氯化铝液体产
4 D( @( B0 c7 c. t4 d品。通常认为微量加碱法(极慢的加碱速度)所得产* Q2 B+ `. w8 ]$ ]
品的Al 的质量分数可达80％ 以上，赵华章等
* D4 R* u3 ] V8 s0 x) Q9 c, ?通过提高温度等手段制得了总铝浓度为0．59 mol／; h |- Z8 c' g
L，Al 的质量分数达80．7％ 的产品。但国外有报" @5 W$ b& p' h+ Q+ L# Y x
道指出在铝浓度很低的情况下，缓慢加碱得不到# ~( A8 @0 g2 r; A! u( }. ]
Al 反而在90 c【=下通过快速加碱可得到Al 的质
; y9 m; a' L% i/ M* }0 a$ P$ }4 S# ]* }量分数为100％ 的PAC溶液 ，于月华等 用逐" [: t3 p( I4 \) f/ [
滴加碱法制得聚合氯化铝，制得的产品据称Al 含‘3 H2 K9 Z- {1 B" M
量也不高。' ?3 w* \" j6 a9 k
1．3．3 电解法
# L6 a1 a; }% u& L4 F( V) M+ ]该法中科院研究较多，通常以铝板为阳极，以
2 s& k3 R* U; X @5 z' \! }% k+ X不锈钢为阴极，氯化铝为电解液，通以直流电，在2 V& G. o' k4 }1 u+ O
低压、高电流的条件下，制得聚合氯化铝。曲久辉) e; I1 l V9 E/ p' M
等 10]利用此法制得了碱化度高、Al 含量高的聚合
+ w9 p7 R+ W/ q氯化铝产品。也有学者对此装置进行了改进，如何, v* z, I- V& l0 U
锡辉等? 用对氢过电位更低的金属铜作阴极．且
- J2 T' R, z- J* c p: v/ p" b: [可提高耐腐蚀性和导电性。罗亚田等_l2 用特制的) c. q( Z$ Z# e' Z9 U7 m& z
倒极电源装置合成聚合氯化铝，据称可以减少电解% I g8 |) v; ]2 y
过程中的极化现象。# F' T8 ~- f) L& @* T1 a" y
1．3．4 电渗析法. q/ e9 ~- P2 r% Q
路光杰等l13 对此作了研究，以氯化铝为电解- h6 D! \4 E) M( }$ k9 L
液，以石墨(或钛钌网)等惰性电极为阳极，多孑L铁
. u* @. r- ]4 f1 m" F' w0 E/ q板(或铂片)为阴极，以两张阴离子交换膜构成反应
6 O' n* [- ~& Q7 _室，通以直流电，反应后得到聚合氯化铝产品。6 t8 v5 a( O) }& j7 f( K: D
1．3．5 膜法. ]& p! e) C' i$ X+ Z
该法把碱液放在膜的一侧，膜的另一侧放置氯" P" Y& H0 v" K' ?, E. Q
化铝溶液，利用膜表面的微孔作为分布器，使碱液7 F# z) U7 C ]( ^% J5 w( [" Y1 J
通过微孑L微量地加入到氯化铝溶液中去．从而制得6 D' L# @: D7 k: F: w6 Q
Al 含量高的聚合氯化铝。彭跃莲等ll4’利用超滤膜
8 {6 U$ |' Y6 [7 w制得的聚合氯化铝产品Al 的质量分数可达79．6％
' D, i& E8 }* l4 ?以上．张健等_l5]利用中空纤维膜制得的聚合氯化
) j; e6 s# y% P- F( X铝产品中的Al 的质量分数据称可达90．18％。
8 {' ?" f& `/ m/ [1．4 以含铝矿物为原料
6 L! J6 v# i: `4 M& u$ B1．4．1 铝土矿、高岭土、明矾石、霞石等矿物
0 t* c# D# ]# B/ g铝土矿是一种含铝水合物的土状矿物，其中主
% X& h' S- ~+ e# U$ X要矿物有三水铝石、～ 水软铝石、一水硬铝石或这1 {; D' A8 r( f# R
几种矿物的混合物，铝土矿中AI O 的质量分数一' s2 Y) a- ^/ c. E G' A9 l
般在40％ ～80％ 之间，主要杂质有硅、铁、钛等& @+ d; u& }1 d& _0 g0 q7 O
的氧化物。高岭土铝的质量分数在40％ 左右，其" d. s; f+ q% @! @" C* C
分布较广，蕴藏丰富，主要成分是三氧化二铝和二
( F6 T- U/ e" R$ G氧化硅。明矾石是硫酸复盐矿物，在我国资源较为
{7 R3 `/ Q4 f: v9 P. b; b丰富，明矾石在提取氯化物、硫酸、钾盐的同时，
8 t, w; O3 d* y1 n可制得聚合氯化铝，是一种利用价值较高的矿物。- e7 s" x7 `' F* U$ z3 u% P
霞石铝的质量分数在30％ 左右，若用烧结法制聚
$ X. J$ L* \9 j- _1 j$ ^1 h合氯化铝，同时可得副产品纯碱或钾盐。这些矿物9 O5 B4 y; h& E
一般采用酸溶法和碱溶法来制备聚合氯化铝_I6]。
5 R) c8 G8 K/ N* l/ i+ Z+ Q酸溶法适用于除一水硬铝矿外的大多数矿物。
% c6 [) f; X" Y1 a: ?( [" p生产工艺是：① 矿物破碎。为使液固相反应有较
1 u$ ]# |5 d" ~大的接触面，使氧化铝尽量溶出，同时又考虑到残6 N! b0 a% _; e
渣分离难度问题．通常将矿石加工到40～60目的
. ?; B0 k1 `- y粉末。② 矿粉焙烧。为提高氧化铝的溶出率，需/ X4 w5 Q* J) `6 z' ~% ~
对矿粉进行焙烧．最佳焙烧时间和焙烧温度与矿石
& D* H. Q( U5 B+ M; z# K2 X! t4 N8 E种类和性质有关，通常在600～800 cC之间。③ 酸" j4 L6 Q2 y* z# Y, y
溶。通常加入的盐酸浓度越高，氧化铝溶出率越
, f+ `1 i, T& T9 P5 F/ c高，但考虑到盐酸挥发问题，通常选用质量分数为/ [2 z; v+ ~( N' V8 s
20％ 左右的盐酸。调整盐基度熟化后即得到聚合
% `- [( [8 ^9 ^5 L. s& y氯化铝产品。胡俊虎等[171以煤系高岭土为原料，: R9 q: ? e* O) {/ N1 T
氧化钙为助溶剂，酸浸一步合成制得聚合氯化铝
% Y# U+ [' c K6 c0 c7 ]铁．干燥后固体产品测得氧化铝的质量分数大于
% x! A& K" q' c) M& T30％ 。, q8 M4 t; |+ X9 w& D
一水硬铝石或其它难溶于酸的矿石，可用碱法
) }2 q& q4 R K$ v9 z制备聚合氯化铝。生产工艺前两步与酸法一样，都0 V# a# |# g& W4 K' S( ?& }/ Y
需破碎和焙烧，后用碱溶，用碳酸钠或氢氧化钠或
5 R& ?+ X" u! l. G其它碱与矿粉液反应，制得铝酸钠，再用碳酸氢钠+ ~* u/ e7 t. j/ y( I
和盐酸调节，制得聚合氯化铝。碱法投资大，设备1 j' w) m0 F4 @/ p" ^3 R
复杂，成本高，一般使用较少。
1 B& _" t4 M9 d/ N1．4．2 煤矸石7 J! g; C8 I. e% j! D
煤矸石是洗煤和选煤过程中排出的固体废弃
0 q: }- R5 K/ h. ]9 ^9 W! T物．随着煤炭工业的发展．煤矸石的产量日益剧
! e9 {! v% `9 F, e/ P0 t/ ]; |7 c增，而废弃煤矸石容易污染环境。以煤矸石为原5 }+ p" z7 w9 H) m5 J
料生产聚合氯化铝，不仅解决了其污染问题，而
9 \7 ^7 a5 B6 H7 q% L% j7 d! K且还使其有了使用价值。煤矸石一般含有质量分% V9 v0 ~' _2 y. w% W
数为l6％ ～36％ 的AI2O 2．5％ ～15％ 的Fe2O 和2 l" ? b$ u+ S. }; t! T: K
5l％ ～65％ 的SiO ，利用煤矸石为原料可制得聚合
- O: y3 I, l, G氯化铝或聚合氯化铝铁， 自上世纪60年代以来，( w) m% m) t5 R; U
已经投入工业化生产。常用的生产工艺是：煤矸石0 X" P1 x( R- ], x8 F
经破碎和焙烧。在一定温度下加入盐酸反应若干小7 J# |1 ^2 @! H) j/ U
时后．可加入聚丙烯酰胺进行渣液分离，渣经适当3 a# |2 \4 ?1 R" v% ~: J, t" w
处理后可作为制水泥原料，母液经浓缩结晶可制得
s; h! `" n5 Z6 u! e# C结晶三氯化铝。这时可用沸腾热分解制得聚合氯化
) l$ u( a1 s4 F/ k$ T* E1 y铝，也可采用直接加入一定浓度的氢氧化钠调节盐
3 I: D. q; {6 N3 L7 O$ s- j. l基度制得聚合氯化铝。马艳然等『l。 利用煤矸石为
! P7 z. `/ q4 l4 \+ x+ ]原料制备出了符合国家标准的聚合氯化铝产品。( H% X+ Q. ]! r" z. R' ]# s3 ~. e
1．4．3 铝酸钙矿粉
+ O6 e9 r) F t2 x; Y- @/ ~铝酸钙粉由铝土矿、碳酸钙和其它配料经高温6 z3 z0 }/ n, C* `
煅烧，冷却后磨粉而得。按制作聚合氯化铝方法的
* ?. l( {# E1 L不同，分为碱溶法、酸溶法和两步法。
6 a9 s8 k+ A9 H! A2 A(1)碱溶法& I. \4 @ \' H6 w' h; g2 _
用铝酸钙矿粉与纯碱溶液反应得到偏铝酸钠溶
7 T$ A# Z8 K+ v% H+ y/ O8 n& l液，反应温度为100～ll0 cC，反应4 h左右。后
4 ~4 J. X3 O6 {在偏铝酸钠溶液中通人二氧化碳气体，当溶液pH6 x* N6 P( B' V3 d1 u
值为6～8时。形成大量氢氧化铝凝胶，这时停止# Z0 F, Z6 m) L) S
反应．这一过程反应温度不要超过40 cC，否则会; j4 a ?+ G' \+ J! `, L9 L
形成老化的难溶胶体。最后在所生成的氢氧化铝中
! h8 {: O5 w1 E* D) X加入适量的盐酸加热溶解，得到无色、透明、黏稠. ?) P& {4 V" l' d& e: c. V
状的液体聚合氯化铝，干燥后得到固体聚合氯化
3 E% K( U9 O3 |2 G' v+ {/ ?铝。此法生产出的产品重金属含量低，纯度高，但
, m K# c* f1 F5 C7 K/ {4 z生产成本较高[19]。
8 }8 U d. W$ U5 ^# L, W(2)酸溶法# P# l" W8 z1 I$ W7 N. T
把铝酸钙粉直接与盐酸反应，调整完盐基度并! G1 @9 j6 a6 z i9 V* T. Q
熟化后即得到聚合氯化铝液体产品。该法工艺简/ ^% P, ]& `0 x# p
单，投资少，操作方便，生产成本低，但产品的不
8 D$ H, G, m: t5 Q: Y: {溶物，重金属含量较高，固体产品氧化铝含量通常
0 K6 k: ?; l) M, L/ x7 P不高．质量分数约为28％ 左右，产品外观较差，
- I' r7 x6 z, @. E x5 B! V5 h! g铁离子含量高。郑怀礼等 用酸溶法制备了聚合# }4 o$ {# ~# D. b! \
氯化铝铁。$ q5 B3 L6 T4 o6 [! A9 \
(3)两步法
) v# D$ a/ X b2 L8 ~% P这种生产方法一般采用酸溶两步法的生产工2 H" Y8 S$ i2 U) y/ Y: G
艺，在常压和一定温度下，第一步加较高的盐酸量$ H. _ `! E4 s. q) O
比到铝土矿粉中，使氧化铝尽可能溶出，第二步是
, C2 g' B5 R# W7 @. Q8 z" [把第一步反应的上清液与新加入的铝酸钙粉反应。1 \# v( }# {; g0 O: S8 e& v
这一步既有氧化铝溶出，又可以调节盐基度。通常
0 }5 P8 k- D4 k3 G5 _! L& y1 |第一步的氧化铝能溶出80％ 以上，第二步的氧化
5 w9 e& m. e' _ l铝溶出率在50％ 以下，故第二段沉淀矿渣一般回) o' B6 U! s/ W7 C( `- S% }
流到第一步反应中去。董申伟等 用铝土矿和铝
/ p: X! H+ b1 P7 m3 F& V5 j0 o$ L酸钙粉为原料，采用酸溶两步法工艺，制得了氧化
. B4 P/ t5 M7 t4 f铝的质量分数为10．11％．盐基度为85％ 的液体聚
+ T- ^- t" f" w3 Y) o合氯化铝产品。3 E: m% `" h& L, x
1．5 以粉煤灰为原料$ r7 m) { N! F2 P0 z7 m' U
粉煤灰是火力发电厂水力除灰系统排放的固体/ j. r- o. X' r- [7 p. H u" X
废弃物。由于粉煤灰中约90％ 三氧化铝呈玻璃态．
6 j% W& J1 X& _. l. o5 g* [4 |活性不高。酸溶很难直接把三氧化铝溶解。以往通# `5 c4 k* ~) ` ]
常采用碱石灰法。但设备投资大，对设备腐绌性6 o6 @0 Q8 A5 H) }+ A& ?+ n. K5 b7 `
高，能耗大且需大量纯碱，实际生产意义不大。有- z6 v3 v0 c% S0 u+ s
人用KF、NH4F等作为助溶剂打开硅铝键，再用酸) @5 @) U: f. q l1 O
溶，以提高氧化铝溶出率．酸溶后得到氯化铝，再 q1 [9 m" I5 Y3 K. i. o. Q
用热解法或用氢氧化钠调节盐基度。陆胜等 用
; t: R( x" ]) e+ w! ]粉煤灰为原料，NH F为助溶剂，制得了聚合氯化
. G! i$ e9 W* u- E( p# ]铝产品，据称能耗低。4 _* {0 q/ |. }. t# d
2 国内聚合氯化铝制作过程中存在的难点问题及7 ?, I1 W1 U3 d# X
解决建议& u& j. k8 w6 h3 N' Z; W3 u
我国对聚合氯化铝研究较晚，但发展迅速，随
5 H! ?; u8 v! u4 h& R! D) T着聚合氯化铝的广泛应用，对其研究也需深化。国
$ o1 h( ^3 ^8 {3 U/ W. P内虽对聚合氯化铝中铝离子水解形态研究了多年，
6 m) |. {3 y; M, v但仍未取得一致共识，汤鸿霄等学者认为A1 为最
9 F: T# ~2 c* V, r3 V3 G. I佳组分。其含量越高。絮凝效果越好。但也有学者
8 v. @8 W7 P8 h' g8 X- e认为A1 并不是决定混凝效果的首要因素 引，这方6 {) V, E0 ~0 {+ }) e
面是近几年的研究热点。也是难点， 需进一步研
4 C2 t5 T7 ?2 H% m究；由于聚合氯化铝确切形态复杂，目前用盐基度0 j( G0 d2 D3 y% L, p, N, [: N
反映其聚合程度和絮凝效果，而没有考虑钙、铁、' G+ y) o7 e7 }/ [' l9 L
硅等离子参与聚合对盐基度计算的影响，而上述离
/ k$ X6 k+ b; R3 g6 I8 b7 o子一般对絮凝效果有着促进作用，这些难点都需深1 X1 B+ U( n: K* b: p, V
入研究。国内PAC_T业在产品制备中，主要存在
* d3 Q- { p4 P7 ^/ z' o7 H0 U7 B以下难点问题
8 {. L! A; M* }2．1 产品纯度问题/ q# e- L: o6 K
氧化铝含量是聚合氯化铝产品的重要指标。通7 a2 V* R" K- O$ ~+ V
常认为其含量越高、纯度越高，说明品质愈好，我, K5 W7 e/ _% I/ c O( C M
国聚合氯化铝行业中，除少数企业能生产部分系列" D; W) Y1 Z* y
产品及专用产品外。大多数企业都是以铝土矿、铝* q2 E$ [$ ^ r% e& d) U! c/ _
酸钙和副产盐酸生产单一的低品质聚合氯化铝产
7 R3 ~ b0 U% [品，生产规模小．技术含量低，产品有效成分氧化- x& K1 K: ?9 o' Q0 F
铝含量低、杂质多，而高效、廉价的复合型聚合铝9 c; E/ e+ E3 @$ s0 Y; Y8 |( U
盐和高纯度聚合氯化铝产品很少，满足不了市场需8 h" p; O. C8 v; D' j
求，特别是满足不了造纸工业对高纯度聚合氯化铝5 B- _$ m; D4 ~) v2 ]- L
产品的需要。这方面既是难点，也是研究热点之2 @% r% \5 x' }+ Y# \6 o
一
$ l, _" C+ }! h/ O/ z; `。因此，企业应该避免短期投资行为，应积极推
, q7 E" M" b9 F9 x, C/ H广新工艺技术，提高生产技术水平，同时需加大新9 y1 u8 }0 W7 w2 x' l* I. \ O9 B
产品开发力度。
/ m/ H- S1 u/ p+ }: n2．2 不溶物的问题: v) O! [6 Z! L/ l- B8 h$ h
国家标准对市售聚合氯化铝的不溶物含量作了
. M0 h3 h! h( ~4 I% J, K明确规定。因国内企业一般选用矿物作为原料，而
7 @6 ?' D7 O) C矿物等原材料一般成分复杂，并需经过破碎等加
% H$ H2 h' y! ~$ E, u成粉末。且粉末越细，氧化铝溶出率越高。但是相
( w1 A# j" Q6 Y' t; C5 m应不溶物等杂质也就越难沉淀。因此如何有效降低4 u0 ?! n3 k7 M1 `5 g0 Z
不溶物是聚合氯化铝生产急需解决的难点问题。解% |, p# i: z, G$ G5 d
决方案除合理DI1．T．矿物和选择丁艺外，固液分离效
J) F& D F9 o* [: U# K3 _果与不溶物含量有直接联系，合理的分离方法选择4 h: U K& A) Q, a( w7 [! l
也是重要的环节之一，常用固液分离方法有：①0 i; r4 r! J- a7 _; B) ]% H$ C' \8 T
自然沉淀法。但通常需要时间长，不适用占地面积" @2 f2 ~- }9 j) x3 Y: C* Q
小的厂家。② 板框压滤机压滤，但投资大，能耗
& D; x. G; t ~7 o! X* e高。③ 投加聚丙烯酰胺等助凝剂，控制好投加量，5 D0 T5 v4 f- H2 a
通常会取得较好的效果。: X6 C5 ?! v. Q
2．3 盐基度问题) U1 h- e N9 v9 k3 k$ M
盐基度越高通常产品的絮凝作用越好。一般可
6 x3 X. {) r- g7 u在低盐基度产品中投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、碳
: [- b6 d9 J2 j% [) L, S酸铝、氢氧化钠凝胶、石灰等来提高盐基度。若考8 ]0 h7 Y3 U" i8 h
虑到不引入重金属和其它杂质。一般采用加铝屑和
! a' F; |5 \' P& `( G) d铝酸钠的方法。但成本要高于铝酸钙和铝灰， 目前! ?2 f2 ?, s) ^- F
国内较多企业采用铝酸钙调整盐基度。# U" H6 { d# q$ k5 z7 J9 k
2．4 重金属等有害离子的去除问题/ f/ \9 B- ~1 q w; v" }7 }* A
某些原料中重金属等有害离子含量很高。可以1 h5 y9 `- l4 a! p. ^
在酸溶过程中加入硫化钠、硫化钙等硫化物．使有
5 T: h' T8 h9 N! l$ f$ f) r害离子生成硫化物沉淀而去除；也可以考虑用铝屑0 \2 L4 J- `& @, r
置换和活性炭吸附的方法去除重金属等有害离子。% ?8 T/ d. j) i8 ^- z' @
2．5 盐酸投加量问题
0 Y9 s6 G% \/ Y" v) m4 f% b/ w* L制备聚合氯化铝方法很多，但实现一定规模工
1 U# Y1 G8 W% |% V+ r& R业化生产的是酸溶法和碱溶法，其中由于生产成% a& ^2 y5 z5 X$ u7 \6 m, c4 b
本、氧化铝溶出率等问题。酸溶法实际应用较碱溶* U% V$ ]! T* B
法多，而酸溶涉及到盐酸浓度、盐酸投加量等问
0 H2 ]" E7 a4 }+ R题。盐酸浓度越高，氧化铝溶出率越大，但盐酸挥
" \: H* s+ A$ B发也就越厉害，故要合理配置盐酸浓度。质量分数
6 c8 H$ W* L( @7 a$ H通常为20％ 左右；盐酸投加量少，氧化铝溶出率! j; M5 K: ~/ C( B& y
低．而投加量大时．制备出的聚合氯化铝盐基度 e6 t9 U9 i; `0 j
低、腐蚀性强。运输困难，故需合理投加盐酸量。
( u+ v. C" |! t z$ Q' C3 结语与展望4 n+ ~1 x; r" S2 k! _
聚合氯化铝在国内外是发展较快的精细化工产( f" z9 \* I3 k J
品．在斜管填料中是一种高效的聚合氯化铝，其研发对水% K9 T# v! J$ S1 c
处理及精细化工具有重要意义。目前在产品开发上
|( p' B4 N: O6 @: r+ R3 A$ x8 V+ [有两个方向．一是开发新材料制备聚合氯化铝产
+ m6 G# R3 A5 a4 |$ ], n+ e7 U6 z品，以铝屑、铝灰及铝渣等原料制备聚合氯化铝产: {0 b; ]# |/ B' L* g
品，工艺较为简单，早期发展较为迅速，但近年来
r3 L# l& ^. R' ^# k. c% j% E& F由于含铝屑、铝灰等含铝材料的价格上涨，以及利
; H# ]1 \" d1 u用其生产其它具有更高价值的含铝产品的出现，用6 }( W \; l5 M2 b
此原料生产聚合氯化铝已日益减少。以氢氧化铝、- f$ i* l! \2 b/ c' U
氯化铝为原料生产成本太高，故目前国内一般采用4 ]) o& [$ n3 J0 A) ^
含铝矿物为原料制备聚合氯化铝。近年来利用工业
! W) J3 O# H9 N生产的废弃物(粉煤灰、煤矸石)作为原材料的研究% e2 v) f% q/ }/ x5 E
应引起足够重视．利用工业废弃物作为原料来生产8 E6 k- f1 _7 f- o" Q
聚合氯化铝既节省材料费，又能使废物循环利用，& [, q8 S1 [. M" K% s4 F
是非常有市场应用前景的研究领域 另外一个方向- g5 h+ A, t. f4 w2 y0 X& J" K& v
是聚合氯化铝与无机或有机高分子聚合氯化铝复合或复+ `! D3 o' ^" O# y6 F& h: j
配应用的研究，复合或复配药剂可以弥补单一絮凝! o5 M- y4 W _
剂的不足，兼具了各自单一聚合氯化铝的优点，适应范! \0 ]) R' O# Q7 I- G$ w4 T; N
围广，还能提高有机物的去除率，降低残留金属离
; w. r% P8 h+ V% U$ X子浓度，能明显提高絮凝效果。此外， 目前国内
8 ~8 D& U: d0 Z. jPAC的生产工艺多为间歇生产，污染严重，原料. J0 O0 H; {4 G* e/ K/ b
利用率低，产品质量不稳定，开发高效连续化生产
/ M/ l; O, P: l' x: d: `4 Z工艺，必将成为今后工业生产研究的热点! `; F. k1 {/ S. I/ n# q5 G
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( v1 O8 B/ Z, a5 y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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