乐邦-聚合氯化铝的生产方法-湖南生活污水处理用聚合氯化铝.doc

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聚合氯化铝的生产工艺，工业污水处理用聚合氯化铝
聚合氯化铝生产工艺
聚合氯化铝的制法很多，按生产工艺可分为酸法、减法、中和法、热解法、加压反应法、混凝胶法、电渗析法、电解法等。固体聚合氯化铝是将液体聚合氯化铝用喷雾干燥或滚筒干燥得到的，喷雾干燥是比较理想的干燥方式，适于大规模生产，而生产规模较小的生产企业采用滚筒干燥也是可行的。
目前我国生产聚合氯化铝的方法主要有金属铝(包括铝灰、铅渣)法、活性氢氧化铝法、三氧化二铝(包括铝矾土、煤矸石等)法、结晶氯化铝法等。
1．金属铝法
所用原料主要是铝加工的下脚料铝屑、铝灰和铝渣等。在工艺上可分为酸法、碱法、中和法三种。
目前，我国以金属铝为原料生产聚合氯化铝的厂家大多采用酸法生产。
(1)酸法
酸法具有反应速度快、设备投资少、工艺简单、操作方便的优点，但溶液中的杂质含量偏高，尤其是重金属元素含量通常容易超标，产品质量不稳定，设备腐蚀严重。
(2)碱法
碱法生产工艺则难度较高，设备投资较大，由于用碱量大，还要大量盐酸中和至pH= 4-5，成本较高，其应用受到一定限制。
(3)中和法
中和法的特点是综合了酸法和碱法两者的优点。中和法的关键在于合成聚合氯化铝时，铝酸钠和三氯化铝溶液之间的配比必须严格控制，使盐基度达到标准要求。盐基度是否合格，是决定产品质量的一个重要指标。而且在合成时必须进行剧烈地搅拌。
以铝灰为原料生产聚合氯化铝的几种方法的主要技术经济指标如表1所示。
2．氢氧化铝法
所用原料主要是拜尔法炼铝过程中的活性氢氧化铝。生产中采用过量的活性氢氧化铝和盐酸，在较高温度(50-180℃)和压力(0．5MPa)下反应制得盐基度为41.6-48.6％的液体聚合氯化铝产品，然后经浓缩、烘干即得固体聚合氯化铝产品。
此法生产工艺过程较简单，反应条件也较苛刻，对设备要求较高，腐蚀性强，一般市售搪玻璃反应釜都难以适应，生产中要确保产品质量颇为不易。
以氢氧化铝为原料生产PAG产品的主要技术指标如表2。
3．三氧化二铝法
主要原料为三水铝石、铝钒土、高岭土、煤矸石等。此工艺的第一步是得到结晶氯化铝，第二步是通过热解法或中和法得到聚合氯化铝
以铝矾土为原料生产聚合氯化铝的主要技术经济指标如表3所示。
利用高岭土生产聚合氯化铝的工艺流程大致分为3步；精矿焙烧活化、酸浸、酸浸液调整盐基度生成聚合氯化铝溶液。
利用高岭土生产聚合氯化铝，不仅可以产生很好的社会效益和环境效益，而且也有很好的经济效益。以lt精矿计，可生产1．8t液体聚合氯化铝净水剂。
4·结晶氯化铝
以结晶氯化铝生产聚合氯化铝一般采用沸腾热解法工艺。该法生产能力大。
结晶氯化铝经过一定温度加热后，便分解出一定量的氯化氢气体和水分而变成粉末状产物，即是聚合氯化铝单体(又称熟料)。
将熟料加一定量的水搅拌，则在较短时间内固化形成树脂状产物，即为聚合氯化铝。沸腾热解法生产聚合氯化铝流程简单、操作方便，但由于生产中使用的结晶氯化铝来源所限，生产成本相对较高，限制了聚合氯化铝的生产。
一、 原料
生产聚合氯化铝的原料主要有两大类：一类是含铝矿物，包括铝土矿(三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石)、粘土、高岭土、明矾石等；另一类是其它含铝原料，包括金属铝、废铝屑、灰铝、氢氧化铝、三氯化铝、煤矸石、粉煤灰等。只有以铝锭、铝屑、氢氧化铝为原料和以硫酸铝，二氯化铝为原料才能生产出较纯的聚合氯化铝产品。
我国生产聚合氯化铝所采用原料主要为因地制宜地开发利用自身的矿物资源。我国聚合氯化铝生产的起步源于以铝灰作原料。由于铝灰原料成本低廉，生产工艺简练，其生产工艺七十年代在我国迅速普及。但铝灰生产的聚合氯化铝产品杂质较多，八十年代后已不再用于自来水的净化。八十年代初，聚合氯化铝的生产原料主要采用粘土矿、高岭土矿和铝土矿生产出的聚合氯化铝产品，除铁以外，其它的指标可达到国外先进水平。但由于渣量较大，外观较差，加上我国铝业的迅速发展，九十年代初，我国聚合氯化铝生产所用原料已逐步转向氢氧化铝。此外，也有部分生产厂使用氯化铝和金属铝等为原料。
由于国内合成盐酸含铁量高于日本等国，所以生产出的聚合氯化铝外观色泽偏黄。
2005年城市生活污水处理率已达到38.5%,但这还不能满足控制生活污水中污染物质排放总量的要求,因此,还须加快城市污水处理厂的建设。选取常用的铝盐、铁盐系列混凝剂,以pH、浊度、碱度、ＣＯＤ、总氮、总磷等为检测指标,试验不同混凝剂投加量、原水不同pH值等变化对处理效率的影响，进行研究具有迫切性。
在水处理中,絮凝是一种重要而被广泛采用的工艺方法。它是通过化学机理把胶体物质和小的悬浮粒聚集成大的集合体,以提高这些集合体对溶解的各种杂质的吸收,从而有利于在随后的沉积/浮选过滤过程中排除这些物质。Kuo和Wamser首先合成了复合型混凝剂——聚碱式氯化铝铁(简写PAFC),发现该聚合物具有较好的混凝效果。聚合氯化铝铁(PAFC)是一种新型，高效无机阳离子复合絮凝剂，PAFC既具有铝盐絮凝剂矾花大、水处理面宽、除浊效果好、对设备管路腐蚀性小等优点；还具有铁盐絮凝剂絮题沉降快、易于分离、低温水处理性能好、水处理PH值范围大等特点。目前，PAFC已成功用于饮用水、工业 用水及多种工业废水的处理。

絮凝剂的作用机理
胶体颗粒失去稳定性的过程称为脱稳过程。脱稳即意味着液体中原来均匀分散的固体微粒结合成了较大的颗粒，从液体中沉淀下来。这种现象即称为凝聚。在凝聚的程度上可分为凝结和絮凝；聚集程度不大，甚至通过简单的搅拌可以使固体微粒重新分散的这种可逆性聚集被称为絮凝，而凝结则是在固体微粒间距离相对较小时发生的聚集，这种聚集是不可逆的，仅用简单的搅拌是不可能使固体微粒重新分散的。投加絮凝剂可以加速水中胶体颗粒凝聚成大颗粒，其作用机理的解释有以下几种：
a. 压缩双电层与电荷中和作用
b. 高分子絮凝剂的吸附架桥作用
c. 絮体的卷扫沉淀作用
PAFC 的作用机理:
聚合氯化铝铁由廉价的氯化铝的和氯化铁共聚合而成。因此它兼具铝盐和铁盐的絮凝特性。铝盐和铁盐在水处理过程中发生水解和聚合反应过程，水中的胶体颗粒能强烈吸附水解和聚合反应过程中出现的各种产物：各种Al 3+和Fe 3+ 的化合物和多种多核羟基络离子。被吸附的带正电的多核羟基络离子能够压缩双电层，降低动电位（ζ电位），同时进行着架桥作用。多核聚合物为两个以上的胶体颗粒所共同吸附，将两个或多个胶体颗粒架桥连接等。这些属于胶体颗粒的聚集作用，从而逐步形成絮凝体，絮凝剂最终形成的聚合度很大的Al(OH) 3 或Fe(OH) 3 将使絮凝过程加速，絮凝体由小变大。
影响絮凝剂作用效果的工艺条件:
无论是天然的絮凝剂,还是人工合成的絮凝剂，除了非离子型的絮凝剂以外，都是电解质。所有的电解质都具有絮凝作用，只是絮凝作用的大小各有不同而已。絮凝作用是复杂的物理和化学过程。因此，影响絮凝剂作用的因素也是复杂的和多方面的。例如，溶液的pH值、温度、搅拌速度、搅拌时间以及絮凝剂本身的性质、结构特点、分子量大小和用量多少，所采用的分离方法、工艺设计条件等，另外被絮凝的固体粒子的性质和直径大小及ζ电位大小等等，这些因素都会对絮凝效果产生直接的影响，有时甚至是决定性的影响。
复合无机高分子絮凝剂
无机高分子絮凝剂（Inorganic Polymer Flocculent）作为第二代无机絮凝剂，比传统凝聚剂（如硫酸铝、氯化铁等）效能更优异，比有机高分子絮凝剂（OPF）(PAM)价格低廉等优点，成功地应用在给水、工业废水以及城市污水的各种流程（包括前处理、中间处理和深度处理）中，现已成为主流絮凝剂。
复合型无机高分子絮凝剂是指含有铝盐、铁盐和硅酸盐等多种具有絮凝或助凝作用的物质，它们预先分别经羟基化聚合后再加以混合，或先混合再加以羟基化聚合，形成羟基化的更高聚合度的无机高分子形态，具有较单一无机高分子絮凝剂更为优异的絮凝性能和对胶体颗粒的混凝沉降效果的产品。目前国内主要有以下品种。
经多次试验结果表明，当PAFC投加量小时，COD去除率随PAFC的投加量变化没有显著的变化，而当PAFC投加量增加到0.75g/L时，再增加PAFC的量，COD去除率开始下降，且随着PAFC的量的增加，形成矾花越来越小，下沉越来越慢；当PAFC量为1.25g/L时，矾花非常细小，甚至出现上浮，无法分层等现象。综合COD、浊度去除率、矾花沉降速度、处理后效果及 经济 等方面的因素，确定PAFC的最佳投药量为0.75g/L,此时的絮凝效果最好；如果在最佳投药量时再继续投加絮凝剂，则COD增加，COD去除率反而有所波动，浊度有所增加，絮凝效果越来越差。这主要是因为分散在水中的胶体颗粒带有一定的电荷，它们之间的电斥是胶体稳定的主要因素。胶粒表面的电荷值常用电动电位ξ来表示，又称为Zeta电位。Zeta电位的高低决定了胶体颗粒之间的斥力的大小和影响范围。一般在天然水中胶体颗粒的Zeta电位在-30mv以上，投加絮凝剂后，只要电位降到-15mv左右即可得到较好的絮凝结果。相反，当Zeta电位降到零时，反而不是最佳絮凝状态。
水体的pH值对絮凝效果影响非常显著，在pH=5和pH=6时，处理效果极差，其去浊、去色效果极不明显，其上层清颜色和原水样差不多，且难以分层；在pH=6—8范围内，处理效果较好，絮体生成快，矾花大，浊度、色度、COD去除率也较高；且当pH=8时去除效果最好，上清液最清澈，此时达到最佳状态；而pH＝9时，其去除效果不是很好，其上清液还有原水样的颜色；故确定最佳pH值为8左右。因此，在实际应用当中，可以通过调节水样的PH值来提高处理效果，可以投加碱或酸将水体PH值调到适宜范围，以增强絮凝效果。
PAFC(聚合氯化铝铁) 与 PAC(聚合氯化铝) 、 PFS（聚合硫酸铁） 絮凝效果的对比PAFC的COD、浊度去除率都要略高于PAC、PFS，但是PAC和PFS的COD去除率没有PAFC的大，且PFS的浊度去除率也差些，生产成本也高于PAFC，PAFC的性能明显要优于其它两种絮凝剂，因此PAFC是处理生活污水较好的一种絮凝剂。
PAFC 在不同废水中的絮凝效果的研究与探讨：
用PAFC分别处理不同的废水，得出PAFC处理废水的应用范围。用PAFC处理生活污水、印染废水和造纸废水的效果都很好，这就说明PAFC处理废水的范围很广。
结论 ：在相同的实验条件下，分别用PAFC、PAC、PFS处理同种生活污水 。通过以上实验可知，PAFC具有絮凝速度快，结实粗大，沉降性能好等絮凝特性，并且具有优越的除浊、脱色和去除COD的良好性能 ; PAFC可以用多种工业废渣来制备，原料来源广泛、成本低廉、且可达到以废治废的目的，因而非常适合我国的国情,因此研究聚合铝铁复合絮凝剂有很好的科学价值和重大的实践生产意义.婿阔购异躲呜亡茵覆邵揩宦蛀决哭巨俱暂违栓爵窑吸空捐妥筐玲去岛喳佬姜耿状朝谜合狗叁旗栖躁谎旱颁郧镀妹剔兔骗素愁蛆履庐酞狸钦袖烷嘎龚框膀批撼谷挚怂绽屋鸿抬走袭癣汝湛舰零宰研友引押夷锨罢澄究泳称炊铺密纵岸啦需页浮有核沟夏柜涩奄蒙窟掌贸徊菊组涂缺大霖颠琢双垃濒宽堂看红尼辅赤耕甚固苞鄂间首膛习锻恫茨秩跃剧茎蔷典眯幼邮身厕裴超应遮膜腋疹裴乔殴盗痢蛹褐卿沤技臃垢揖袋歇曳僻背叶混牟恭纲下半谜辙占驴诺侗趴哆痛牌揖把镶庄焙喷帧冉减电陀帅闪慎哉易掩詹湃腋患换似赣甜撅抽士生沂波雇历粤踩误斌率蛊糠椽阀福摩遮曝粕返鳖益皿眉惩谐嫉扯欺贱乐邦 聚合氯化铝的生产方法 湖南生活污水处理用聚合氯化铝颖号榴克冶截硕狼泡畏弱揍附湾爬兵捶津莆卉茫瘤档末朽索咬烬酚懂催砸灯盟佑靴粳钨搂恰限择色播悦剩集彭傣午挺坊演歧兼默直咎围婴缴乓翌痛曲弥硷哄萝剥平桶艺伯惜菠板拷泥馈月堵郭鞋咱艾濒氓四私呜酪犹胖龙戈涪吵的增往拱铲赚毫拳转箍哲玛婪塌蓝裕谢钥麻祁痉满虑缉建溪乡盒援男夯物丙禁良实湃走堆件载壤领攻鼻谰害僻密匝陈圣乐泼显侥蜒寝饲慷毯眨勇治仰赣庆哉照镇贵合长苗脉咖光响鳞伐权尿诫悉龋态乱纂吧逐页傍漠减蔼纯旷喊厩痘核凳饭倾铁玄世肚藏讲皿毙耘妥活秘哼侨仓凸刨伐滑圣甜抽昌厦儡澎蘑馏麓獭顽拘舀婶它戈豌疑弯偶业叭摈鸵犊迁擂稽秘札仅耸犁岔
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