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聚氯化鋁特點(diǎn):
聚氯化鋁是國際上近年來發(fā)展較快的精細(xì)化工產(chǎn)品。在水處理上是一種高效混凝劑,與傳統(tǒng)藥劑相比,具有用量少、成本低、凈化水質(zhì)優(yōu)、使用方便等一系列特點(diǎn),目前正迅速取代傳統(tǒng)水處理藥劑。隨著聚氯化鋁的廣泛應(yīng)用,其越來越受到社會(huì)各界的關(guān)注。目前由于無法直接測定聚氯化鋁的分子量,仍然采用羥基與鋁的比值(鹽基度B=[OH]/3Al)間接反映聚合程度,在制備聚氯化鋁時(shí)調(diào)整鋁與酸的比例就可以達(dá)到控制鹽基度和聚合程度的目的。鹽基度是一個(gè)操作參數(shù)。目前采用鋁酸鈣生產(chǎn)時(shí)一般控制鹽基度在70%~95%范圍內(nèi)(有的產(chǎn)品鹽基度接近100%)。
混凝效果與水質(zhì)、聚氯化鋁的氧化鋁含量和鹽基度等因素密切相關(guān)。其中,鹽基度是聚氯化鋁產(chǎn)品的最重要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之一,也是最重要的生產(chǎn)控制參數(shù)。水質(zhì)不同,其適用的聚氯化鋁的鹽基度可能不同。
無機(jī)復(fù)合型混凝劑盡管可以不同程度的提高混凝性能,很多情況下仍然需要和有機(jī)高分子混凝劑聯(lián)合使用才能達(dá)到滿意的絮凝效果。聚氯化鋁與許多高分子絮凝劑(如聚丙烯酰胺、二烯丙基二甲基均聚物和共聚物等)有良好的復(fù)配性能。
聚氯化鋁的合成方法:
聚氯化鋁的生成原料很多,包括鋁屑、鋁灰、煤矸石、鋁土礦、高嶺土、鋁酸鈣礦粉、氫氧化鋁等。其合成方法主要有鋁礬土法、鋁灰法、和氫氧化鋁法。
1.氫氧化鋁酸溶法:
以氫氧化鋁為原料生產(chǎn)聚氯化鋁是20世紀(jì)80年代國內(nèi)和目前國外普遍采用的一種工藝,氫氧化鋁純度高,生產(chǎn)出來的聚氯化鋁重金屬含量非常低,但由于氫氧化鋁酸溶性比較差,一般采用加熱加壓酸溶的生產(chǎn)工藝。該工藝相對較簡單,但是生產(chǎn)的聚氯化鋁的鹽基度往往比較低,一般在30%~50%范圍內(nèi)。如果想要提高鹽基度,一般可在可在低鹽基度產(chǎn)品中投加鋁屑、鋁酸鈉、碳酸鈣、碳酸鋁、氫氧化鋁凝膠、石灰等,為保證提高鹽基度的同時(shí)不提高重金屬含量,又不引入其它雜質(zhì),一般采用加鋁屑和鋁酸鈉的方法。
2.利用蒽醌廢酸生產(chǎn)聚氯化鋁:
蒽醌廢酸具有非常好的反應(yīng)活性,可以與鋁屑、鐵屑、鋁酸鈣等反應(yīng)。在蒽醌廢酸中加入一定量的鋁酸鈣,調(diào)節(jié)pH=2.3左右,控制反應(yīng)溫度在90~100℃之間,攪拌2h。趁熱過濾就得到液體聚氯化鋁。反應(yīng)過程中可以根據(jù)游離鹽酸、鋁和最終產(chǎn)品的鹽基度確定鋁酸鈣投加量。
3.堿溶法制備高純聚氯化鋁:
首先用鋁酸鈣礦粉與純堿溶液反應(yīng)得到偏鋁酸鈉溶液,在偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w制的氫氧化鋁沉淀,再在所得的氫氧化鋁沉淀中加入適量鹽酸,制的聚氯化鋁液體產(chǎn)品,烘干后得到聚氯化鋁固體產(chǎn)品。采用堿溶法生產(chǎn)聚氯化鋁可以有效提高氧化鋁的提出率,而且非兩性的重金屬離子無法進(jìn)入浸出液,因此產(chǎn)品中重金屬含量很低,但生產(chǎn)成本較高。堿溶法作為一種生產(chǎn)高純聚氯化鋁的方法卻是比較理想的,尤其是生產(chǎn)化妝品用聚氯化鋁。
4.氫氧化鋁-鋁酸鈣粉酸溶兩步法生產(chǎn)聚氯化鋁:
利用氫氧化鋁和鋁酸鈣反應(yīng)通常分為三步。一是配酸反應(yīng),在反應(yīng)釜中加入計(jì)量好的酸和水,保持鹽酸濃度在20%~22%之間;二是酸溶氫氧化鋁反應(yīng)在裝有酸的反應(yīng)釜中加入細(xì)氫氧化鋁,使二者在110~130℃和0.1MPa條件下反應(yīng)2h;三是聚合反應(yīng),溶液反應(yīng)完成后,在反應(yīng)釜中投加鋁酸鈣粉,各種混合物在105℃、0.25MPa的條件下繼續(xù)反應(yīng)1.5h。為提高產(chǎn)品鹽基度,生產(chǎn)時(shí)可以在二次聚合過程中加入水和鋁酸鈣,不僅可以提高產(chǎn)品的絮凝效果,同時(shí)便于干燥產(chǎn)品,提高干燥效率。
聚氯化鋁干燥方法:
1.滾筒干燥。
目前生產(chǎn)固體聚氯化鋁最常用的方法是滾筒干燥,向滾筒內(nèi)通入0.4~0.6MPa的蒸汽。滾筒在旋轉(zhuǎn)過程中將聚氯化鋁液體黏附在滾筒外壁,旋轉(zhuǎn)過程中黏附液體中的水分和少量鹽酸蒸發(fā),旋轉(zhuǎn)一周后,液體干燥形成片狀物,經(jīng)刮刀刮下,得到固體顆粒狀成品。這種工藝的突出優(yōu)點(diǎn)是干燥設(shè)備簡單,投資少,生產(chǎn)費(fèi)用低。但另一方面也存在諸多不足之處:①熱利用率不高;②帶壓運(yùn)行,操作安全性差;③滾筒使用壽命短;④水中分散性和溶解性不及噴霧干燥的粉末狀產(chǎn)品。
2.導(dǎo)熱油滾筒干燥。
該工藝中,供熱系統(tǒng)中的導(dǎo)熱油始終為液態(tài),蒸汽壓幾乎為零,熱載體通過熱油泵輸送至導(dǎo)熱油加熱爐中。在滾筒干燥機(jī)中,高溫導(dǎo)熱油邊流動(dòng)邊釋放熱量,使?jié)L筒表面聚氯化鋁液膜干燥,再由刮刀將其從滾筒表面刮下,得到固體聚氯化鋁產(chǎn)品。導(dǎo)熱油供熱干燥系統(tǒng)為閉式熱循環(huán)系統(tǒng),不存在熱體的流失與排放造成的熱損失,熱利用率高,節(jié)能效果顯著。
3.噴霧干燥。
噴霧干燥有很多優(yōu)點(diǎn):能使干燥的速度大大加快,熱能利用效率大大提高;有效解決了熱敏性物料因受熱不均而變形的問題;不存在因筒壁腐蝕變薄易發(fā)生的危險(xiǎn),安全性增強(qiáng);產(chǎn)品水溶性好,因受熱均勻,藥效保持好;整個(gè)系統(tǒng)封閉運(yùn)行,避免了干燥過程中因鹽酸或硫酸氣體揮發(fā)造成的環(huán)境污染。常用噴霧干燥有離心噴霧和壓力噴霧倆種方式。