凈水處理劑-聚合氯化鋁（一）

目前，國(guó)內(nèi)工業(yè)用水、城市給水、污水處理需求絮凝劑達(dá)100萬(wàn)噸/年，這給聚合氯化鋁的生產(chǎn)開發(fā)拓展了廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間，加之國(guó)內(nèi)生產(chǎn)聚合氯化鋁的原料來(lái)源廣泛，因此，采用先進(jìn)的綠色生態(tài)環(huán)碰術(shù)開發(fā)聚合氯化鋁前景光明。

1理化性能

聚合氯化鋁（PolyaluminumChloride,簡(jiǎn)稱PAC)又稱堿式氯化鋁、羥基氯化鋁，簡(jiǎn)稱聚合鋁，是介于A1C3和Al(OH)3之間的水解產(chǎn)物，有液體、固體兩種。液體PAC是淡黃色或無(wú)色透明液，但實(shí)際色澤因含雜質(zhì)及鹽基度大小不同而異，有黃褐色、灰黑色、灰白色多種。固體PAC色澤與液體產(chǎn)品類似，其形狀也隨鹽基度而變，鹽基度在30%以下時(shí)為晶體；在60%以上時(shí)逐漸變?yōu)椴Ａw或樹脂狀。固體PAC鹽基度在70%以上時(shí)不易潮解。PAC味酸澀，易溶于水并發(fā)生水解，同時(shí)伴隨著發(fā)生電化學(xué)、凝聚、吸附和沉淀等物理化學(xué)過程。聚合氯化鋁加熱到110°C以上時(shí)會(huì)發(fā)生分解放出氯化氫，并分解為氧化鋁。PAC與酸作用發(fā)生解聚反應(yīng)，使聚合度和堿度降低，最后變成為正鋁鹽；可生成氫氧化鋁沉淀或鋁酸鹽；與硫酸鋁或其他多價(jià)酸混合時(shí)易生成沉淀，一般會(huì)降低或完全失去混凝性能。

液體PAC產(chǎn)品可用清潔、耐酸堿的專用儲(chǔ)罐（槽車）或聚乙烯塑料桶包裝、運(yùn)輸。固體產(chǎn)品配用內(nèi)襯聚乙烯塑料袋的塑料包裝袋包裝。PAC應(yīng)儲(chǔ)存在陰涼、通風(fēng)、干燥、清潔的庫(kù)房中。運(yùn)輸過程中，要防雨淋和烈日曝曬，應(yīng)防止潮解。裝卸時(shí)要輕放，防止包裝破損。液體產(chǎn)品儲(chǔ)存期半年，固體產(chǎn)品儲(chǔ)存期1年。失火時(shí)，可用沙土、二氧化碳滅火器撲救。PAC具有腐蝕性，如不憤濺到皮膚上要立即用水沖洗干凈。

2工藝技術(shù)

2.1主要原料

生產(chǎn)聚合氯化鋁的原料主要有兩大類：一類是含鋁礦物，包括鋁土礦（三水鋁石、一水軟鋁石、一水硬鋁石）、黏土、高嶺土、明礬石等；另一類是其他含鋁原料，包括金屬鋁、廢鋁屑、灰鋁、氫氧化鋁、三氯化鋁、煤矸石、粉煤灰等。

我國(guó)生產(chǎn)聚合氯化鋁所采用原料主要是因地制宜地開發(fā)利用自身的礦物資源。20世紀(jì)90年代初，生產(chǎn)所用原料已逐步轉(zhuǎn)向采用氫氧化鋁。此外，也有部分使用氯化鋁和金屬鋁等為原料。

2.2操作過程

目前制造PAC的方法主要有：酸溶一步法、酸浸中和兩步法、凝膠法，熱分解法等。

按生產(chǎn)工藝可分為酸法、堿法、中和法、熱解法、加壓反應(yīng)法、混凝膠法、電滲析法、電解法等。固體PAC是將液體PAC用噴霧干燥或滾筒干燥得到的。噴霧干燥是理想的干燥方式，適合大規(guī)模生產(chǎn)，而生產(chǎn)規(guī)模較小的生產(chǎn)企業(yè)采用滾筒干燥也可。

目前我國(guó)生產(chǎn)PAC的方法主要有金屬鋁（包括鋁灰、鋁渣）法、活性氫氧化鋁法、三氧化二鋁（包括鋁礬土、煤矸石等）法、結(jié)晶氯化鋁法。

2.2.1金屬鋁法

所用原料主要是鋁加工的下腳料——招屑、鋁灰和鋁渣等。在工藝上可分為酸法、堿法、中和法三種。

22.1.1鋁灰中和法

將鹽酸和燒堿分別和鋁灰反應(yīng)制備出三氯化培和鋁酸鈉，然后再合成堿式氯化鋁。

此工藝是利用鋁的兩性，即在堿性范圍內(nèi)鋁以負(fù)的鹽離子存在，在酸性范圍內(nèi)以正鋁離子形態(tài)存在，同時(shí)，鋁鹽和鋁鹽酸在水溶液中都能發(fā)生水解，生成氫氧化鋁沉淀。若將三氯化鋁和鹽酸鈉按一定比例配入合成，即可得到符合質(zhì)量要求的堿式氯化鋁。

2.2.1.2鋁灰酸溶法

將鋁灰和鹽酸按一定比例配入生產(chǎn)液體堿式氯化鋁。

此工藝是鋁灰在鹽酸作用下單核金屬絡(luò)合物直接不斷溶出，pH值逐步提高，OH-濃度上升，配位水發(fā)生水解。當(dāng)pH值繼續(xù)升高到4.0以后，兩個(gè)羥基之間發(fā)生縮聚反應(yīng)，生成聚合多核絡(luò)合物，即堿式氯化鋁。

此工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、上馬快，并且設(shè)備簡(jiǎn)單、維修費(fèi)少、操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)成本低、回收投資快。

以含鋁廢料或以金屬鋁為原料生產(chǎn)PAC,大多采用的是酸法生產(chǎn)。

堿法生產(chǎn)工藝則難度較高，設(shè)備投資較大，由于用堿量大，還要用大量鹽酸中和至pH值為4~5,成本較高，其應(yīng)用受到一定限制。

中和法的特點(diǎn)是綜合了酸法和堿法兩者的優(yōu)點(diǎn)。中和法的關(guān)鍵在于合成PAC時(shí)，鋁酸鈉和三氯化鋁溶液之間的配比必須嚴(yán)格控制，使鹽基度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。鹽基度是決定產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。在合成時(shí)必須進(jìn)行劇烈的攬拌。

2.2.2三氧化二鋁法

主要原料為三水鋁石、鋁礬土、高嶺土、煤矸石等。此工藝的第一步驟是得到結(jié)晶氯化鋁，第二步驟是通過熱解法或中和法來(lái)得到PAC產(chǎn)品。

利用高嶺土生產(chǎn)聚合氯化鋁的工藝是經(jīng)精礦焙燒活化、酸浸，酸浸液調(diào)整鹽基度生成聚合氯化鋁溶液。

制備過程是將水洗高嶺土于750°C下脫水、冷卻加水制成礦漿，泵入反應(yīng)釜；根據(jù)高嶺土中鋁的量加入理論值110%的濃鹽酸，在0.33~0.02MPa壓力下反應(yīng)30min卸壓，加水稀釋，將礦漿放入澄清池，澄清后放出清液或過濾于清液池，清液池中的清液即為氯化鋁液體產(chǎn)品；準(zhǔn)確測(cè)定固體或液體氯化鋁中的鋁含量，然后根據(jù)（OH/Al)的摩爾比，一次性地加入預(yù)計(jì)量的堿，調(diào)整至所需堿化度。加熱至近沸并充分?jǐn)埌瑁旎?4h以上，過濾曬干或烘干即為聚合氯化鋁產(chǎn)品。

目前制取聚合氯化鋁的條件較嚴(yán)格，掌握不好會(huì)導(dǎo)致制取失敗，但只要選擇好合適的摩爾比，調(diào)整好堿化度就能得到合格的滿意產(chǎn)品。

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，必定要求綠色產(chǎn)品，粉狀聚合氯化鋁，在成品儲(chǔ)存期內(nèi)，由于使用時(shí)只需加水溶解便可和聚合氯化鋁一樣使用，不易造成環(huán)境污染，已獲得廣泛的應(yīng)用。粉狀聚合氯化鋁體積小，便于運(yùn)輸，大大降低包裝成本和運(yùn)費(fèi)。