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聚合氯化铝混凝剂研究与发展状况

郑怀礼 ,高亚丽 ,蔡璐微 ,刘冰枝 ,侯佳欣 ,黄文禹 ,周于皓

1.重庆大学城市建设与环境工程学院,重庆400045;2.重庆市第一中学校

摘要:聚合氯化铝(PAC)是目前应用最广、销售量最大的无机高分子混凝剂和水处理剂。聚合氯化铝具有对出水pH影响小、用量少、产生污泥少、除浊高等优点,因此中国学者对聚合氯化铝的制备技术和应用做了大量研究。根据原料的不同,介绍了中国聚合氯化铝的生产与制备现状,分析了不同制备方法的优缺点。根据单独投加聚合氯化铝、投加复合聚合氯化铝混凝剂、投加聚合氯化铝和助凝剂,分别论述了中国聚合氯化铝的应用现状。展望了聚合氯化铝的研究和发展前景。

关键词:聚合氯化铝;制备;应用;混凝剂;水处理

聚合氯化铝[PAC,A1m(OH)n(H2O)x]是20世纪60年代末发展起来的一种无机高分子混凝剂.它是目前应用最广、销售量最大的无机混凝剂和水处理剂。以PAC为代表的无机高分子混凝剂在价格上远低于有机高分子絮凝剂.而且易存储.制备条件也没有有机高分子苛刻。与传统的无机低分子铝盐相比,PAC由于含有更多的高电荷.因而具有更强的电中和能力和强烈的吸附能力,投加到水中后表现出优异的混凝效果。PAC具有对出水pH影响小、用量少、产生污泥少、除浊高等优点.目前中国约60%的水处理厂采用PAC进行混凝处理。笔者根据原料的不同.介绍了中国PAC的生产和制备现状根据单独投加PAC、投加复合PAC混凝剂、投加PAC和助凝剂,分别论述了中国PAC的应用现状。对PAC的研究和发展前景做了展望。

1 PAC的生产与制备工艺

PAC的制备方法很多,不过目前主要有酸解法和碱化法实现了工业化生产。尽管酸法存在酸雾较大等缺点,但其工艺简单、投资少,而且由于卡乐汇国际具有较多的游离酸,在储存过程中与铝羟基络合物结合,能较好地阻止铝羟基络合物进一步水解.其卡乐汇国际稳定性好,是中国PAC溶液的主要生产方法;碱法则会在卡乐汇国际中残留较多的游离碱而使卡乐汇国际偏碱.在贮存过程中铝羟基络合物趋于结合更多的羟基.趋于进一步水解和聚合.致使产生部分氢氧化铝凝胶沉淀,卡乐汇国际稳定性差。当前中国PAC溶液的生产方法基本采用酸法,但为了提高最终卡乐汇国际的盐基度.往往在反应结束后再增加一道碱调工序.即利用铝酸钙粉或其他碱溶液调节带有较多游离酸的聚铝原液来提高卡乐汇国际的盐基度。

PAC的生产工艺按生产原料的不同可以分为含铝矿物法、氢氧化铝法、氯化铝法、金属铝法。此外,还有以废分子筛、多晶硅残液和赤泥为原料制备PAC的方法。

1.1 以含铝矿物生产PAC

1.1.1 铝矾土、铝酸钙粉生产PAC

用铝矾土加铝酸钙粉酸溶两步法生产PAC工艺是中国目前采用最为广泛的方法。以铝土矿为原料制备PAC的方法较复杂.这是由于这些矿物中的铝一般不能直接被酸溶出.必须经过一系列加工处理之后才能使铝溶出。铝矾土是铝硅酸盐类矿物,按结构含水状况一般分为三水铝石(Al2O3·3H2O)、一水软铝石(γ—A12O3·H2O)和一水硬铝石(α—A12O3·H2O),提取铝的难度依次递增。中国三水铝石的富矿较少.生产混凝剂的铝矾土原料多为一水软铝石。 工艺流程是以一水软铝石为原料.将矿石粉碎磨细后在沸腾炉中于650~800℃下焙烧.将熟矿粉在反应罐中加温、加压溶出铝液,溶出时可采用不足量酸分段溶出.可加入氢氟酸提高溶出率.再以铝酸钙提高盐基度。分段溶出时罐内温度为120~130℃ .压力为2.0~2.2 kg/cm².A12O3的溶出率为90% 以上.工艺流程如图1所示。该方法生产的卡乐汇国际盐基度为60%~90%.氧化铝质量分数为25%~31%。该方法溶解时间短、溶出率高,但是没有在常压条件下产量高。

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