101707-17-9
中文名稱
聚氯化鋁
英文名稱
POLYALUMINUM CHLORIDE
CAS
101707-17-9
分子式
Al2Cl(OH)5
更新日期
2024/11/04 15:46:32
常見問(wèn)題列表
概述
聚合氯化鋁，簡(jiǎn)稱PAC，是一種無(wú)機(jī)高分子混凝劑，由于氫氧根離子的架橋作用和多價(jià)陰離子的聚合作用而生產(chǎn)的分子量較大、電荷較高的無(wú)機(jī)高分子水處理藥劑。固體產(chǎn)品具有吸附活性高、澄清泥沙時(shí)間短、適應(yīng)pH值范圍寬, 不需助凝劑和不受水溫影響等優(yōu)點(diǎn), 廣泛應(yīng)用于生活用水、工業(yè)用水等的凈水處理、城市污水處理、工業(yè)廢水、污水、污泥的處理及污水中某些渣質(zhì)回收等，同時(shí)對(duì)某些處理難度大的工業(yè)污水，以PAC為母體，摻入其他藥劑，調(diào)配成復(fù)合PAC，處理污水能得到驚喜的效果。理化性質(zhì)
聚氯化鋁代號(hào)為PAC,含有硫酸根離子的聚氯化鋁其代號(hào)為PAC-S 。聚氯化鋁的分子式為[Al2(OH)nCl6-n]m或[Al2(OH)nCl6-n]m(SO4)m/2 , 其中1≤n≤5, m≤10 。分子中帶有數(shù)量不等的羥基,產(chǎn)品的組成不是一種單一形態(tài), 而是在一定條件下保持某種平衡的各種絡(luò)合物。純的固體聚氯化鋁為無(wú)色透明樹脂狀, 其Al2O3含量45%左右。因含有雜質(zhì), 一般固體聚氯化鋁產(chǎn)品為白色、淡灰色、淡黃色或棕色晶體或粉末, 顏色因生產(chǎn)工藝及原料的不同而不同,Al2O3含量≥27 %。液體聚氯化鋁產(chǎn)品為無(wú)色、淡灰色、淡黃色或半透明液體, 味澀具有一定的粘滯性;Al2O3含量≥9.0%, 相對(duì)密度(20 ℃)≥1.19 。聚氯化鋁呈微酸性, 無(wú)毒, 加水稀釋后, 生成具有絡(luò)離子結(jié)構(gòu)的堿性多核絡(luò)合物或架橋絡(luò)合物, 最終生成氫氧化鋁沉淀析出。在水解過(guò)程中, 伴隨電化學(xué)、凝聚、吸附和沉淀等物理化學(xué)過(guò)程, 從而達(dá)到凈水的目的。
作用
聚（合）氯化鋁其絮凝作用表現(xiàn)如下： a、水中膠體物質(zhì)的強(qiáng)烈電中和作用。
b、水解產(chǎn)物對(duì)水中懸浮物的優(yōu)良架橋吸附作用。
c、對(duì)溶解性物質(zhì)的選擇性吸附作用。
分類
1.按照形態(tài)分類a.液體聚合氯化鋁 未干燥的形態(tài)，有不用稀釋，裝卸使用方便，價(jià)格相對(duì)便宜的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是運(yùn)輸需要罐車，單位運(yùn)輸成本增加(每噸固體相當(dāng)于2-3噸液體) 。
b.固體聚合氯化鋁 干燥后的形態(tài)，有運(yùn)輸方便的優(yōu)點(diǎn)，不需要罐車,缺點(diǎn)是使用時(shí)還需要稀釋,增加工作強(qiáng)度.
2.按照工藝分類
a.滾筒式聚（合）氯化鋁 鋁含量一般,水不溶物高,多用于污水處理。
b.板框式聚（合）氯化鋁 鋁含量高，水不溶物低，用于污水處理和飲用處理。
c.噴霧干燥聚（合）氯化鋁 鋁含量高，水不溶物低，溶解速度快.用于飲用水及更高標(biāo)準(zhǔn)水處理。
制備方法
聚氯化鋁的生產(chǎn)方法按原料可分為以下幾種:金屬鋁直接溶解法、結(jié)晶氫氧化鋁法、硫酸鋁法、鋁礦石法及鋁酸鈣法。1.金屬鋁直接溶解法
該法所用原料主要是鋁加工的下腳料—鋁屑、鋁灰和鋁渣等。在工藝上, 該法可分為酸法、堿法、中和法三種。
酸法具有反應(yīng)速度快, 設(shè)備投資少, 工藝簡(jiǎn)單,操作方便的優(yōu)點(diǎn), 但溶液中的雜質(zhì)含量偏高, 尤其是金屬元素含量通常容易超標(biāo), 產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定, 設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。目前, 我國(guó)以金屬鋁為原料的PAC廠家大多數(shù)采用酸法生產(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, 需大量鹽酸中和至pH=4～5, 成本較高, 應(yīng)用受到一定限制。中和法則綜合了酸法和堿法的優(yōu)點(diǎn), 工藝流程見圖1。
圖1為中和法聚氯化鋁生產(chǎn)工藝
2.結(jié)晶氫氧化鋁為原料的制造方法
結(jié)晶氫氧化鋁為原料制造聚氯化鋁的方法可分為凝膠法及酸溶二步法。
(1)凝膠法
常壓條件下, 結(jié)晶氫氧化鋁在鹽酸中的溶解度較小, 通常溶出液中鋁與氯的當(dāng)量比小于1.0 。為使當(dāng)量比大于1.0 , 以直接得到鹽基度符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的聚氯化鋁, 可將結(jié)晶氫氧化鋁變?yōu)闊o(wú)定型態(tài)的凝膠狀氫氧化鋁, 反應(yīng)方程如下:
Al(OH)3+NaOH=NaAl(OH)4
2NaAl(OH)4+CO2=2Al(OH)3↑+Na2CO3+H2O
2Al(OH)3+(6-n)HCl=Al2(OH)nCl6-n+(6-n)H2O
工藝流程見圖2 。
圖2為氫氧化鋁凝膠法聚氯化鋁生產(chǎn)工藝
(2)氫氧化鋁酸溶二步法
該法有兩次酸溶過(guò)程。工業(yè)氫氧化鋁用硫酸溶解生成硫酸鋁溶液, 硫酸鋁溶液與氨水以一定的配比進(jìn)行水解反應(yīng), 制備活性堿式硫酸鋁凝膠。反應(yīng)完畢將料漿送入壓濾機(jī)壓濾, 濾液(硫酸銨母液)回收, 濾餅(堿式硫酸鋁凝膠)再與鹽酸在常溫下進(jìn)行聚合反應(yīng), 即可得到液體聚氯化鋁產(chǎn)品。工藝流程見圖3 , 反應(yīng)方程如下:
酸溶反應(yīng):
2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O
水解反應(yīng):
2Al2(SO4)3+10NH4OH=Al4(OH)10SO4+5(NH4)2SO4
聚合反應(yīng):
nAl4(OH)10SO4+4nHCl=nAl4(OH)6SO4Cl4+4nH2O
圖3為氫氧化鋁酸溶二步法聚氯化鋁生產(chǎn)工藝
3.以硫酸鋁為原料的制造方法
(1)硫酸鹽沉淀法
在硫酸鋁和三氯化鋁的混合液中, 加入石灰、石灰石, 使硫酸根離子和鈣生成難溶的硫酸鈣沉淀, 從混合液中分離, 使鋁氯當(dāng)量比增大, 從而得到一定鹽基度的聚氯化鋁。硫酸鋁和三氯化鋁的混合液, 可由三氯化鋁中摻入硫酸鋁溶液得到, 也可由硫酸和鹽酸的混合液浸取含鋁礦物得到。反應(yīng)方程如下:
n/6Al2(SO4)3+(2-n/3)AlCl3+n/2Ca(OH)2=Al2(OH)nCl6-n+n/2CaSO4
(2)凝膠法
在硫酸鋁溶液中加堿性物質(zhì), 生成氫氧化鋁凝膠, 分離之后溶于鹽酸或三氯化鋁, 以后的過(guò)程與結(jié)晶氫氧化鋁凝膠法相同。
4.以粘土礦、鋁土礦為原料的制造方法
以粘土礦和鋁土礦為原料制造聚氯化鋁的生產(chǎn)方法較復(fù)雜, 因?yàn)檫@些礦物中的鋁一般不能為酸所溶出, 必須經(jīng)過(guò)一系列加工處理之后, 才能使鋁溶出。按鋁的溶出方式可分為酸法和堿法。
(1)酸法
此法適用于粘土礦、煤矸石、高嶺土、一水軟鋁礦、三水鋁石礦等礦物原料, 不適用于一水硬鋁土礦。將礦物加工成粒度40～60 目粉末, 再經(jīng)600～800℃焙燒活化后, 用鹽酸(或用混合酸)溶出, 溶出液經(jīng)鹽基度調(diào)整, 即可得到聚氯化鋁成品溶液。
(2)堿法
一水硬鋁石礦或其他含鋁礦物, 均可采用此法制造聚氯化鋁。用碳酸鈉、石灰與礦粉固相燒結(jié)反應(yīng), 或氫氧化鈉與礦粉液相反應(yīng), 制得鋁酸鈉, 再分解制得凝膠氫氧化鋁, 用凝膠法制得聚氯化鋁。堿法生產(chǎn)投資大, 設(shè)備復(fù)雜、成本高, 除氧化鋁廠配套生產(chǎn)外, 一般不單獨(dú)采用。
5.鋁酸鈣法
鋁酸鈣是高品位鋁土礦(氧化鋁)與石灰石(碳酸鈣)經(jīng)破碎粉磨混合, 煅燒磨細(xì)而成, 其化學(xué)成分
為Al2O3:50 %～60 %, CaO:27 %～32 %, Fe2O3:1%～3%, SiO2:3%～5%, 此外還有少量的TiO2、MgO等。主要礦物成分為:鋁酸一鈣(CaO·Al2O3), 二鋁酸一鈣(CaO·2Al2O3)。鋁酸鈣酸溶一步法是用鋁酸鈣與鹽酸、硫酸反應(yīng), 使鋁酸鈣中的氧化鋁溶出, 水解聚合轉(zhuǎn)化為聚氯化鋁, 氧化鈣轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的鈣鹽, 氧化硅不溶于酸仍留在渣中。工藝流程見圖4。
圖4為鋁酸鈣法聚氯化鋁生產(chǎn)工藝
使用方法
1.使用時(shí)應(yīng)先根據(jù)水質(zhì)進(jìn)行小試，選出凈水效果好，投放量小的最佳點(diǎn)。溶液應(yīng)隨配隨用，非飲用水應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選定用量。 2.使用固體時(shí)，先加水溶解陪配成10-25%的溶液，而后水稀釋至所需濃度，在溶解時(shí)先加水慢慢投料，并不斷進(jìn)行攪拌。
3.不同廠家或不同牌號(hào)的水處理藥劑不能混合，并且不得與其他化學(xué)藥品混存。
4.原液和稀釋液稍有腐蝕性，但低于其他各種無(wú)機(jī)絮凝劑。
5.產(chǎn)品有效儲(chǔ)存期:液體半年，固體兩年。固體產(chǎn)品潮后仍然可使用。
6.本產(chǎn)品經(jīng)合理投加，凈化后水質(zhì)符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
應(yīng)用
1.含油廢水的處理含油廢水主要是指油田開采原油所產(chǎn)生的大量采出水、煉油廠和石油化工廠排放的含油廢水以及清洗油輪和車輛所產(chǎn)生的含油廢水。含油廢水的治理主要采用隔油沉降、氣浮和生化的方法。PAC和改性陽(yáng)離子聚丙烯酰胺配合使用, 混凝沉淀過(guò)濾處理含油廢水, 具有非常好的處理效果。改性陽(yáng)離子聚丙烯酰胺相對(duì)分子量不能太高, 并與PAC容易復(fù)合才能達(dá)到理想的效果。
2.造紙廢水的處理
造紙工業(yè)廢水排放量大, 其中段水占很大比例, 而且許多造紙企業(yè)黑液經(jīng)過(guò)預(yù)處理(厭氧、強(qiáng)酸處理、纖維素分離、中和等)后也混入中段水一起處理。
3.洗滌廢水處理中的應(yīng)用
洗滌廢水中含有大量表面活性劑。表面活性劑與油污、塵土顆粒等作用, 形成帶負(fù)電荷的膠體粒子, 能比較穩(wěn)定的存在于水體中。在洗滌廢水中投加PAC, 將產(chǎn)生大量帶有正電荷的陽(yáng)離子及羥基橋聯(lián)形成的多核高電荷配合離子, 它們對(duì)懸浮膠粒表面的電荷有很強(qiáng)的吸附電中和能力和壓縮雙電層能力, 致使膠體粒子脫穩(wěn), 最后形成的高聚合氫氧化物把污染物吸附沉淀網(wǎng)捕分離出水體。
4.印染廢水處理中的應(yīng)用
印染廢水具有較高的COD、色度和pH值, 加藥混凝是對(duì)其處理的一種常用方法。PAC盡管混凝效果好、所需投藥量低, 但是PAC對(duì)印染廢水高堿度的中和能力差, 應(yīng)用受到一定限制。傳統(tǒng)混凝劑
Al2(SO4)3 水解產(chǎn)生H+能中和印染廢水中的堿, 對(duì)堿度的中和能力強(qiáng)。研究證明, 配合使用這兩種混凝劑, 利用兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)以及同離子效應(yīng)的協(xié)同效果, 處理印染廢水能降低處理費(fèi)用, 同時(shí)提高處理效果。
5.機(jī)械加工廢水處理中的應(yīng)用
機(jī)械加工過(guò)程中普遍使用乳化液作為冷卻、潤(rùn)滑、清洗和防銹劑來(lái)提高產(chǎn)品的質(zhì)量。乳化液在使用過(guò)程中受到細(xì)菌、微生物、高溫、金屬磨屑的選擇吸附等作用, 逐漸由乳白色變成灰黑色, 腐敗變質(zhì)發(fā)臭。
主要參考資料
[1]李謙一.聚氯化鋁的生產(chǎn)及市場(chǎng)[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù).2001.22(1):27-30.[2]陳志強(qiáng)等.聚氯化鋁的生產(chǎn)及應(yīng)用[J].化學(xué)工程師.2008.152(2):46-47.