聚合氯化铝_PAC_混凝剂研究的进展
聚合氯化铝的聚合物种类影响混凝效果的研究
中图分类 号： Ｌ ８ Ｔ ２５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ９— ７ ５ ２ ０ ）９— ０ ２— ４ １０ ４ ２ （ ０ ８ ０ ０ ３ ０
Ｓ ｕ ｎ ｎｆｕｅ ｃ ｆ ｐ ｌ ｍ ｅ ｉ ｐｅ ｉ ｓｉ ｌ ｌ ｔ ｄｙ ｏ ｉ ｌ ｎ ｅ ｏ ｏ ｙ ｒｃ ｓ ｃ ｅ ｎ ｐｏ ｙ ａ ｕｍｉ ｕｍ ｈ ｏ ｉ ｏ ｃ ａ ｕｌ ｔｏｎ ｅ ｅ ｔ ｎ ｃ ｌ ｒｄｅ ｔ ｏ ｇ ａ ｉ ｆ ｃ
在这种模型中， 多核聚体 由一个或多个六边形
系， 即多种多核 聚合体。这种多核体 的性质和结构 已成为长期以来争论的焦点。关 于其结构有两种截 然 不 同的模 型 ：
１ “ ｏｅｌ ｋ ” “ ｉ ｓｅｆ ｇ ｅ ｔ模 型 ） ｃｒ ｎ ｓ 或 ｇ ｂ ｉ ａｍ ｎ” ｉ ｂ ｔ ｒ
种无机高分子含不 同量羟基 的多核高效混凝剂 ， 其
20世纪60年代末日本提出了利用工业氢氧化铝与盐酸反应的制备工艺随后国内外研究者又发明了铝酸钙酸溶一步法以及矾土酸溶一铝酸钙调整两步法工艺这些工艺已经是在工业生产中广泛使用的技聚合氯化铝是一种高效的无机混凝剂一般是指m3到a1oh之间的一系列准稳态物质即二铝到氢氧化铝之间的羟基络合物其中可能出现共享羟基络合物或共享氧基配位的结构特征
２ Ｃ ｌｇ Ｅ ｖ ｏ ｍ ｎａ ｃ ｎｅａ ｎ ｉ ｅ ｎ ，ｏｓ ｎ ｅ ｉ ． ｏｌ ｅｏ ｎｉ ｎ ｅｔｌ ｉ ｃ ｎ Ｅ ｇｎ ｒ ｇ ｔ ｎｉＵ ｉ ｎ ￣） ｅ ｆ ｒ Ｓ ｅ ｄ ｅｉ ｌ ｖ ＡｂｔａｔＡ ｒｓｎ ，ｏ ｌｍｎ ｍ ｃ ｌ ｄ Ｐ Ｃ ｓ ｉｅ ｓｄｉ ａｙｆ ｌｓ ｓ ｉ ｌ ｔ ｅｃａｕａｎ ｅ ｔ ｓ ｃ ： ｔ ｅｅ ｔｐｌ ａ ｉｕ ｈｏ ｅ（ Ａ ）ｉｗｄｌ ｕｅ ｍ ｎ ｅ ｈｇ ｙ ｃ ｖ ｏｇｌｔ ｇ ｇｎ ｒ ｐ ｙ ｕ ｉ ｒ ｙ ｎ ｉｄ ａ ａ ｈ ａ ｉ ｉ ａ
聚合氯化铝精细化制备技术与智能装备研发技术
聚合氯化铝精细化制备技术与智能装备研发技术聚合氯化铝（Polyaluminum Chloride，简称PAC）是一种应用广泛的水处理剂，常用于净化和絮凝废水，提升水质。
随着环境保护要求的提高和市场需求的增大，对PAC的精细化制备技术与智能装备研发技术的需求也越来越迫切。
本文将探讨PAC的精细化制备技术与智能装备研发技术的最新进展。
一、PAC的精细化制备技术1.1 高效合成剂的研发为了提高PAC的合成效果和效率，研发高效的合成剂是关键。
目前，一些新型的有机聚合物和无机盐类被广泛应用于PAC的合成中，如聚合氯化铝铵、聚合氯化铝磷酸盐等。
这些合成剂不仅能够提高PAC的絮凝效果，还可以减少废水中的铁、铜等有害物质的含量。
1.2 改进反应工艺传统的PAC合成反应通常采用混合酸对铝粉进行酸化反应，这种方法虽然简单，但却存在酸浓度不易控制、反应速度慢等问题。
近年来，人们对PAC合成反应工艺进行了改进，引入了微波辐射、催化剂等新技术，以提高反应速度和效果。
1.3 优化制备条件制备高品质的PAC需要对制备条件进行优化。
例如，选用合适的反应温度、pH值和反应时间，合理控制废水中金属离子的浓度等。
通过优化制备条件，可以提高PAC的絮凝效果和质量，并减少废水中对环境的污染。
二、智能装备研发技术2.1 自动化生产线借助现代化的自动化生产线，可以实现PAC生产过程的自动化控制和监测。
通过智能传感器、PLC控制系统等装备，可以实时监测反应温度、压力、pH值等参数，并进行精确的控制。
这不仅提高了生产效率，还保证了产品的质量和稳定性。
2.2 远程监控与管理系统智能装备的另一个发展方向是远程监控与管理系统。
通过网络传输数据，将生产线上的各项参数和运行状态实时传输到中心控制室，实现远程监控和管理。
这种方式不仅大大提高了生产的智能化水平，还降低了人工干预的可能性，减少了人为错误的发生。
2.3 数据分析与优化智能装备不仅能收集到大量的生产数据，还能通过数据分析与优化来提高生产效率和产品质量。
2024年聚合氯化铝市场发展现状
2024年聚合氯化铝市场发展现状概述聚合氯化铝（Polyaluminum chloride，简称PAC）是一种重要的无机聚合物净水剂，广泛应用于水处理领域。
本文将探讨聚合氯化铝市场的现状和发展趋势。
市场规模聚合氯化铝市场呈现出快速增长的趋势。
根据市场研究数据，2019年全球聚合氯化铝市场规模达到xx.xx亿美元，并有望在2025年达到xx.xx亿美元。
市场规模的增长主要受水处理行业的需求推动，水资源的短缺和水污染问题的日益严重促使水处理行业对高效净水剂的需求不断增加。
市场应用聚合氯化铝主要应用于水处理领域，包括城市供水、工业用水和废水处理。
在城市供水方面，聚合氯化铝可用于悬浮物的去除、絮凝和除菌消毒，提高水质。
在工业用水方面，聚合氯化铝可用于处理含有重金属和有机物的工业废水，达到排放标准。
在废水处理方面，聚合氯化铝可用于河道、湖泊和污水处理厂的污水处理，去除悬浮物和污染物，提高水环境质量。
市场竞争目前，聚合氯化铝市场存在着一定的竞争。
主要的竞争厂商包括公司A、公司B 和公司C等。
这些公司在产品质量、技术研发和市场拓展方面具有一定的优势，通过产品创新和市场推广，不断提高自身的市场份额。
此外，市场的低竞争壁垒也吸引了一些新进入者，进一步加剧了竞争。
市场趋势聚合氯化铝市场的发展呈现出以下几个趋势：1.绿色、环保方向：随着环境保护意识的提高，市场对绿色环保型净水剂的需求不断增加。
未来，聚合氯化铝市场将更加注重环境友好性，减少对水资源和生态环境的影响。
2.创新技术驱动：技术创新对聚合氯化铝市场的发展具有重要意义。
通过改进生产工艺，提高产品质量和效果，降低生产成本，可以更好地满足市场需求。
3.区域市场发展：不同地区的水资源状况和水处理需求存在差异，因此聚合氯化铝市场在不同区域的发展情况也不同。
在亚太地区、欧美地区和中东地区等水处理需求较大的地区，市场规模和增长速度相对较高。
4.产业链整合：为了提高竞争力和降低成本，聚合氯化铝市场将进一步加强与上下游产业链的合作，通过整合资源和优化供应链，实现更高效的生产和销售。
聚合氯化铝降解产物的分析与处理方法研究
聚合氯化铝降解产物的分析与处理方法研究聚合氯化铝（PAC）作为一种常用的絮凝剂广泛应用在水处理中。
然而，PAC的使用也会产生一些降解产物，对环境和人体健康造成潜在风险。
因此，分析和处理PAC降解产物的方法成为了研究的焦点之一。
本文将就PAC降解产物的分析方法和处理方法进行探讨。
一、PAC降解产物的分析方法1. 化学分析法化学分析法是最常用的分析PAC降解产物的方法之一。
通过使用各种化学试剂，如碱性溶液、酸性溶液、氧化剂等，可以将PAC降解产物转化为可溶性的物质，进而进行定量分析。
例如，使用酸性溶液可以将降解产物中的无机离子转化为酸溶液中的可溶性盐，再使用离子色谱法或原子吸收光谱法进行定量分析。
2. 色谱分析法色谱分析法也是一种常用的PAC降解产物分析方法。
通过将样品溶解于合适的溶剂中，利用溶剂的流动和各种组分之间的分配系数差异，将降解产物进行分离。
常用的色谱分析方法包括气相色谱法（GC）、液相色谱法（HPLC）等。
这些方法能够对PAC降解产物进行定性和定量的分析。
3. 光谱分析法光谱分析法广泛应用于PAC降解产物的分析中。
分子吸收光谱法（UV-Vis）、红外光谱法（IR）、荧光光谱法等可以通过测量PAC降解产物的光谱特征，进而推断其结构和组成。
此外，质谱法（MS）也是一种常用的PAC降解产物鉴定的手段。
通过质谱仪的测量，可以得到降解产物的质荷比，从而推测其组成元素和分子结构。
二、PAC降解产物的处理方法1. 羟化处理羟化处理是一种常用的PAC降解产物处理方法。
通过加入适量的羟化剂，如过氧化氢、二氧化氯等，可以将PAC降解产物中的有机物氧化为更小的分子，从而提高其生物降解性。
这种方法可以在中性或碱性条件下进行，适用于大多数PAC降解产物的处理。
2. 活性炭吸附活性炭是一种具有亲水性的吸附剂，可以吸附PAC降解产物中的有机物。
将PAC降解产物溶液与活性炭充分接触，使有机物被吸附在活性炭表面，并实现去除。
混凝实验报告
混凝实验报告混凝实验报告引言：混凝是一种常见的水处理技术，用于去除水中的悬浮物和溶解物，以提高水质。
本实验旨在通过模拟混凝过程，探究不同条件下的混凝效果，并分析其影响因素。
实验材料与方法：1. 实验材料：- 水样：采集自自来水厂的自来水- 混凝剂：聚合氯化铝（PAC）- 混凝剂浓度：0.1 g/L、0.2 g/L、0.3 g/L- 水样pH值调节剂：氢氧化钠（NaOH）、盐酸（HCl）2. 实验方法：- 步骤一：准备三个不同浓度的混凝剂溶液，分别为0.1 g/L、0.2 g/L、0.3g/L。
- 步骤二：取一定量的自来水样，分成三组，每组分别加入相应浓度的混凝剂溶液。
- 步骤三：使用搅拌器将混凝剂与水样充分混合，搅拌时间为5分钟。
- 步骤四：待混凝剂与水样反应完成后，停止搅拌并静置一段时间，观察悬浮物的沉降情况。
- 步骤五：测量不同条件下水样的浊度，并记录结果。
实验结果与分析：在进行实验过程中，观察到不同浓度的混凝剂对水样的混凝效果有显著影响。
通过测量水样的浊度，可以客观地评估混凝效果。
1. 不同混凝剂浓度对混凝效果的影响：在实验中，我们分别使用了0.1 g/L、0.2 g/L和0.3 g/L的混凝剂浓度。
结果显示，随着混凝剂浓度的增加，水样的浊度逐渐降低。
这是因为混凝剂中的聚合氯化铝可以与水中的悬浮物发生化学反应，形成较大的絮凝物，从而使悬浮物沉降速度加快。
2. pH值对混凝效果的影响：pH值是另一个影响混凝效果的重要因素。
在实验中，我们分别使用氢氧化钠和盐酸来调节水样的pH值。
结果显示，在酸性条件下（pH值低于7），混凝效果更好，浊度降低更为明显。
这是因为在酸性条件下，混凝剂与水中的悬浮物更容易发生反应，形成较大的絮凝物。
3. 混凝时间对混凝效果的影响：在实验中，我们观察到混凝剂与水样反应后的静置时间也会对混凝效果产生影响。
随着静置时间的延长，悬浮物的沉降速度逐渐加快，浊度逐渐降低。
这是因为较大的絮凝物在静置过程中会逐渐沉降，从而使水样变得更清澈。
水处理剂聚硫氯化铝_PACS_的研究进展
第42卷第9期 当 代 化 工 Vol.42，No.9 2013年9月Contemporary Chemical Industry September，2013收稿日期：2013-03-01水处理剂聚硫氯化铝（PACS）的研究进展李 思1, 江雨航1, 张金辉1, 陈军林2，潘 一1, 杨双春1（1．辽宁石油化工大学, 辽宁 抚顺 113001； 2. 中国石油集团长城钻探工程有限公司测井公司， 辽宁 盘锦 124000）摘 要：聚硫氯化铝（[Al 2(OH)n Cl 6-n ].(SO 4)x ，PACS）是一种新型的无机高分子絮凝剂，它可在不加碱性助剂或其他助凝剂的条件下，起到传统无机絮凝剂无法比拟的效果。
从聚硫氯化铝的制备方法以及在水处理方面的应用两个方面综述了PACS 目前的研究现状。
其中，PACS 的制备分别介绍了以煤矸石、铝矾土、铝灰渣为原料的PACS 制备工艺，PACS 的应用中主要介绍了PACS 在钢铁废水、含油废水、运河废水处理三方面的应用，最后笔者针对PACS 净水剂的发展提出了几点建议。
关 键 词：聚硫氯化铝；絮凝剂；水处理；制备；应用中图分类号：X 703.5 文献标识码： A 文章编号： 0000-0460（2013）09-1243-03Advances in the Application ofPolyaluminium Chloride Sulfate in Water TreatmentLI Si 1, JIANG Yu-hang 1, ZHANG Jin-hui 1, Chen Junlin 2, P AN Yi 1, YANG Shuang-chun 1（1. Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001；2. China Petroleum Group the Great Wall Drilling EngineeringCompany Limited Well logging company ， Liaoning Panjin 124000）Abstract : Polyaluminium chloride sulfate is a kind of novel inorganic polymer flocculant which can play an outstanding effect without the existence of alkaline additives or other coagulant. In this paper ，the research state of PACS was introduced from two aspects, preparation of the polysulfide aluminum chloride and its applications in water treatment. The preparation process of PACS was introduced from three raw materials respectively: gangue and bauxite and aluminum ash. Applications of PACS were introduced from three aspects: steel wastewater treatment, oily wastewater treatment and canal wastewater treatment. Finally, some suggestions about the development of PACS were put forward.Key words : Polyaluminium chloride sulfate; Flocculants; Water treatment; Preparation; Applications目前工业废水、城市生活污水造成水资源的污染日益严重，水处理剂的制备与水处理技术的研究一直受到高度重视。
聚合氯化铝的絮凝作用在污水处理中的应用研究
聚合氯化铝的絮凝作用在污水处理中的应用研究【摘要】本文从污水处理的实际问题着手，通过试验研究了聚合氯化铝(PAC)的絮凝作用在控制污泥膨胀和提高除磷效率方面的应用，提出了向发生膨胀的污泥中加入聚合氯化铝，聚合氯化铝可以起到控制膨胀的作用，向二级出水中加入聚合氯化铝，可以提高除磷效率，以供参考。
【关键词】聚合氯化铝；絮凝作用；污水处理；实践应用聚合氯化铝(PAC)是一种无机高分子混凝剂，对各种水质及其pH的适应性很强，矾花形成快，颗粒大而重，对温度适应性也很强，可在低温下使用，且投加量少，产泥也少，使用、管理操作都较方便，对管道的腐蚀性也小。
基于聚合氯化铝(PAC)的这些特点，基于这些特点，以下对其在污水处理中的应用进行探讨。
1.PAC絮凝作用概述PAC是一种当前研究很热门的新型无机高分子絮凝剂，它是在硫酸铝、氯化铝等传统铝盐的研究基础上开发出来的，其发生絮凝作用的机理可以解释为：一定条件下，PAC在水中能够发生水解反应生成中间产物，水体中的细微颗粒或胶体污染物能够在这些中间产物作用下进行吸附电中和、吸附架桥或吸附卷扫等作用，使这些细微物质脱离稳定状态，生成粗大的絮凝体，从水体中沉淀去除，最终使水体得到净化。
与其他混凝剂相比，PAC具有以下优点：（1）PAC不仅适用于各种污水水质，且对受污染水体ｐＨ值适用性较强，对于水质ｐＨ值在５～９范围内，均具有较好的絮凝效果。
且经PAC絮凝处理后，出水酸碱度下降程度较小。
（2）PAC在水体中形成矾花的速度快且大，污泥沉降性能较好。
（3）PAC对温度适应性强，当废水温度较低时，也能使系统维持较为恒定的处理效果。
（4）与其他铝盐、铁盐相比，PAC碱化度较高，对管道、设备等造成的腐蚀作用小。
（5）即使在投加量少的情况下，PAC也能起到较好的絮凝效果，产生的污泥量也比较少，并且易于管理和操作使用。
2.PAC在污水处理中的实践应用2.1工业废水的处理PAC具备非常好的混凝作用，目前已越来越多地应用于工业废水处理中。
聚合氯化铝絮凝剂的性能研究
聚合氯化铝絮凝剂的性能研究首先，絮凝性能是研究PAC的重要方面。
PAC能够快速形成大量致密的絮凝团聚体，有效去除水中的悬浮物和胶体颗粒。
研究表明，PAC的絮凝效果与其分子量、含铝量、氢氧化铝的含量等因素密切相关。
一般情况下，分子量较高的PAC絮凝效果较好，但其絮凝速度较慢；反之，分子量较低的PAC絮凝速度较快，但絮凝效果较差。
此外，PAC的含铝量越高，絮凝效果越好。
其次，抗溶解性能也是PAC性能研究的重要内容之一、PAC在水中的溶解度是影响其絮凝效果的重要因素。
较好的抗溶解性能可以保证PAC在水中的稳定性，确保其絮凝效果不受溶解度的影响。
研究发现，PAC的抗溶解性能与其分子量、pH值、溶解时间等因素密切相关。
一般情况下，分子量较高的PAC抗溶解性能较好，能够在较长时间内保持高度管温。
此外，适当的pH值和溶解时间也可以提高PAC的抗溶解性能。
第三，抗盐性能也是PAC性能研究的重要内容之一、水处理和污水处理工艺中，水中常常含有一定量的盐类，如钠盐、钙盐等。
PAC的抗盐性能可以保证其在高盐度的水中仍能保持较好的絮凝效果。
研究发现，PAC 的抗盐性能与其分子量、含铝量、pH值等因素密切相关。
一般情况下，分子量较高、含铝量较高的PAC具有较好的抗盐性能。
此外，适当的pH 值也可以提高PAC的抗盐性能。
最后，残留铝含量也是PAC性能研究的重要内容之一、PAC在水处理和污水处理工艺中使用后，会残留一定量的铝离子。
残留铝含量的高低会影响水的质量和环境安全。
因此，研究PAC的残留铝含量非常重要。
一般情况下，较高分子量的PAC残留铝含量较低，因此选择合适的PAC型号可以降低残留铝含量。
综上所述，聚合氯化铝絮凝剂的性能研究围绕絮凝性能、抗溶解性能、抗盐性能和残留铝含量展开。
通过对PAC性能的系统研究，可以选择合适的PAC型号，提高水处理和污水处理的效果，并保护环境安全。
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聚合氯化铝(PA C)混凝剂研究的进展Ξ王亚芝1,曹培锋2,任毅斌2(1.河北省环境科学研究院;2.河北省环境工程评估中心;31石家庄市环境监测中心,河北石家庄 050021) 摘 要:本文概括和评论了PA C的基本形态、作用机理、生产工艺、产品标准和应用的研究的主要内容、取得的进展。
关键词:聚合氯化铝;水解;沉淀;絮凝 聚合氯化铝(PA C)是30年代发展起来的一种高效的无机高分子絮凝剂,60年代后期正式投入工业生产和应用,被广泛应用于上下水、循环用水、工业废水处理及污泥脱水等过程中,关于PA C的基本形态、作用机理、生产工艺、产品标准和应用的研究也活跃起来。
1 基本形态水解PA C形态一直是分析、催化、土壤、地球化学、新材料、环境科学和生物毒理学等众多领域研究的前沿和热点。
由于制备途径、反应条件和溶液化学组成等诸多因素的影响,铝水解聚合反应过程及其形态分布极其复杂,水解产物不稳定,因此现有的实验方法、仪器性能及分析和测试手段均制约了对铝水解溶液中各种形态的结构特征、相对含量及其形成机理的研究进展。
现代PA C的研究已从形态学上确定了PA C中起最佳絮凝做用的铝化学状态为A l13聚合态[1]。
近年来通常采用A l-Ferron逐时络合比色法和27A l核磁共振法(NM R)进行形态的检测,其中A l -Ferron逐时络合比色法由Sm ith在1971年改进提出的逐时络合比色法,利用A l( )的各种水解聚合形态与Ferron解离——络合反应速度不同区分其相对形态,将铝的水解状态定量为A la、A l b和A lc 三种形态;27A l核磁共振法(NM R)由A k itt等在70年代后期提出的,可以定量检测出水解液中A l单质、A l13O4(OH)247+聚合物和其它不可测得的形态。
汤鸿宵等研究结果表明A l-Ferron比色法所测得A lb形态的含量与A l核磁共振法(NM R)所测得A l13形态的含量十分吻合,两种方法在定量测定PA C溶液的形态分布上有很好的相关关系[2]。
王东升等人采用A l-Ferron法研究了悬浮体系中PA C 的形态分布表征,结果表明混合方式对A l-Ferron 法的应用具有一定的影响作用,颗粒物的存在对反应的影响主要取决于其浓度与粒度分布,A l-Ferron法完全适用于颗粒物悬浮体系中的形态分布表征[3]。
其它形态检测方法包括A llouche等采用高分辨率的原位27A l-NM R方法检测法[4]、容量滴定法[5]、透光率脉动检测法[6]。
除此之外,人们还用计算模型或模式来量化形态分布。
栾兆坤应用‘M I N EQL’化学平衡模式对采用不同反应途径制得的聚合铝(PA C)溶液中的化学形态分布硅铝进行了定量模拟研究[7];卢建杭等人考察了A l-Ferron逐时络合比色反应假一级反应动力学特征,结果表明当碱铝比处于2.0～2.5之间,A l b的初始浓度和假一级速率常数随碱铝比的变化情况在一定程度上可以反映PA C溶液的形态分布和转化特征[8]。
王趁义等人应用ExpA ssoc分布对A l-Ferron逐时络合动力学曲线进行了定量模拟[9],并依据A l( )盐强制水解聚合过程的电位滴定实验结果,给出了通过电位滴定实验计算PA C含量的定量公式[10]。
2 作用机理水解后的带有正电荷的PA C在静电库仑力、分子间范德华力、憎水斥力以及羟基与表面的键合力等的作用下,吸附在水中悬浮的胶体上。
PA C在颗粒物表面结合后,颗粒物所带负电荷转化为正电荷, PA C则在颗粒物表面发生进一步的水解,在高浓度、高pH条件下单核络合物缩聚为一系列多核络合物,最后形成表面无限聚合度氢氧化铝沉淀,此时的凝聚作用转化为絮凝作用为主,电中和作用转化为粘附卷扫作用为主。
絮凝法处理可以分为凝聚阶段、絮凝阶段和沉降阶段。
凝聚几乎是瞬时发生的,因此絮凝剂必须以尽快的速度(<0.1s)在水解反应完成之前就分散到水31 2009年第10期 内蒙古石油化工Ξ收稿日期:2008-12-作者简介:王亚芝(1972-),女,硕士。
中,以便在0.01-1s内生成的水解和聚合形态并被吸附在粒子上引起胶粒脱稳。
该阶段以异向絮凝为主,由布朗运动引起,并在强烈水力作用下进一步加剧了,胶体表面发生物理化学状况变化,形成的矾花小而密实。
絮凝阶段是以同向絮凝为主。
在此阶段要控制好适当范围的湍流程度,同时又要求在此阶段有足够的停留时间,使矾花完成其长大的过程,这是一种以物理的集合为主的过程。
适当的湍流程度有利于同向絮凝进行和使小矾花碰撞长大,但湍流程度又不能太大,否则不利于吸附进行,并有可能使已最大的矾花又被破碎。
沉降阶段在凝聚和絮凝阶段结束后,絮体处于悬浮态,絮体主要依靠重力作用而沉降。
在开始阶段,水中矾花浓度高,在沉降过程中会出现一个清水和浑水的交界面,该交界面逐渐下降,大部分矾花在此阶段被去除,悬浮物的沉降速度可用水相中悬浮物的浓度变化曲线的斜率近似表示;当大部分悬浮物已沉降,余下的粒径小、密度小的矾花以小于开始阶段的沉降速度缓慢下沉,同时相互碰撞结大;最终水相中悬浮物浓度基本不变。
3 生产工艺PA C的合成工艺有金属铝直接合成法、氢氧化铝合成法、三氯化铝制备法、和铝矿、粘土为原料的制备法等。
我国自1971年采用“酸溶铝灰一步法”生产PA C[11],即将盐酸和铝灰按一定的配方,经一定的温度(50℃-90℃)和一定时间(12-24h)的聚合反应(熟化)而得到PA C。
罗资琴等人采用铝灰为原料制备聚合氯化铝,试验得到了最佳原料配比,所制备聚合氯化铝的盐基度达到50%以上[12]。
尹春燕等人通过实验确定了以铝灰为原料采用酸溶一步法制备PA C的最佳工艺条件[13]。
盐酸-铝灰法虽然成本低,原料易得,工艺简单,但其反应周期长,PA C中含有较多铝灰带入的有毒害物质,用于饮用水的净化会危害人类身体健康。
因此国家建委1991年提出不允许用含有害杂质较多的铝灰生产净水剂PA C。
胡万里等人研究了铝屑为原料采用酸溶一步法制备PA C的最佳工艺条件,并合成了盐基度为60-70%的混凝效果佳的PA C,与助凝剂改性活化硅酸共同使用可获得非常显著的处理效果[14]。
王趁义等人以铝屑、工业废酸和自来水为原料制备PA C,研究了投料顺序、补水量等因素对PA C盐基度、氧化铝含量及比重等有关性能的影响,确定了制备PA C的最佳工艺条件[15]。
铝矿、粘土原料法是目前研究和应用最多的方法,主要包括焙烧法和加压法2种,其中焙烧法是在高温条件下,将铝矿、粘土焙烧,使惰性的A l2O3水合物活性增加,提高A l2O3在酸中反应率;加压法是在一定的压力下增加A l2O3在反应体系中的反应率,工艺的能耗增大,且需要耐压设备。
谢子明等人研究了以铝矿为原料,在常压下,采用两段溶出法制备PA C工艺,分别确定了一段、二段溶出的最佳条件,两段法生产的PA C产品净水性能优良,利用PA C净化过的污水,部分指标超过饮用水标准[16]。
董申伟研究了铝土矿和铝酸钙二步法制备聚合氯化铝的工艺,确定一段溶出的最佳条件:铝土矿焙烧温度650℃,焙烧时间1h,酸浸温度85～95℃,盐酸质量分数20%,酸浸时间2h;二段溶出过程中可以根据不同的盐基度要求控制铝酸钙的加入量[17]。
三氯化铝制备法即往一定量的A lC l3溶液中一次性加入N aOH溶液至预定碱化度(OH A l),然后加热至一定的温度,搅拌直至沉淀完全溶解,所制样品均熟化24h后经固化粉碎制得。
三氯化铝制备法具有产品品质优良、设备投资大、相对成本高等特点。
林波等人对一次加碱法制备PA C的水解聚合形态进行了研究,结果表明影响水解聚合形态分布的主要影响因素包括碱化度、加热温度、氯化铝浓度和碱浓度等,确定碱化度2.2,加热温度72℃,氯化铝浓度0.5m o l L,碱浓度0.7～1.0m o l L为最优工艺条件,在此条件下制备的PA C中A l b含量为80. 26%[18]。
氢氧化铝合成法主要应用于液态PA C的制备,工业制法主要有三种,①加压溶出一步法,以氢氧化铝为原料,采用20%～25%的盐酸在0.25～0. 6M Pa下一步溶出,得液体PA C;②凝胶氢氧化铝法,利用凝胶氢氧化铝有良好的酸溶性,在80～90℃下与盐酸常压反应制备液体PA C;③两步法,以氢氧化铝或含铝矿物如铝矾土、高岭土、焦宝石等为原料,采用20%左右的盐酸在低于0.25M Pa及130℃下制备低碱化度的氯化铝溶液,然后加碱化度调整剂如高铝水泥、铝酸钙、凝胶氢氧化铝、铝酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸铝钠等,生成液体PA C。
氢氧化铝合成法具有生产工艺简单、设备投资小、生产周期短和产品品质优良等有点。
白文科等人进行了氢氧化铝合成法研究,优化工艺条件为加热温度80～90℃,加热压力0.2M Pa,氨水调节pH为3.5～4. 0[19]。
晏永祥等利用高纯盐酸和氢氧化铝酸溶法制备PA C,用纯铝板作为除铁剂,可以制备出高纯的PA C,增加反应压力,有利于提高氢氧化铝的溶出率和PA C产品的盐基度[20]。
近年来开展了采用粉煤灰、煤矸石、废铝箔等工41内蒙古石油化工 2009年第10期 业固体废物生产PA C的研究。
焦洪军等人以粉煤灰为原料,进行了制备聚氯化铝(PA C)的预处理——焙烧活化——酸溶——过滤——浓缩——干燥工艺研究,确定最佳粉煤灰制备PA C的工艺参数为,酸溶温度90℃、焙烧温度800℃、预处理比例0.2m l g (体积 质量)、酸溶比例4.5m l g(体积 质量)、酸溶时间3.0h[21]。
何京东和石宪奎等人验证了微波法在煤矸石制取聚合铝(PA C)的可行性,确定了最佳的工艺条件,最佳A l3+ SO42-,得到絮凝效果良好的产品[22]。
甘孟瑜等人研究了以废铝箔纸分离回收所得的铝箔为原料制备PA C的工艺,对铝箔、盐酸、水三者的配比及反应温度、熟化时间、投料顺序等因素对PA C性能的影响进行了探讨,确定了制备PA C的工艺条件[23]。
早在20世纪60年代,日本就有人利用铝作阳极在酸性介质或氯化钠溶液中电解制备出了硫酸铝和氯化铝,中科院生态环境研究中心汤鸿霄与刘鸿志更新并深化了电解合成絮凝剂的理论概念和技术方法[24],路光杰对电解制备PA C的原理以及电解制备工艺进行了初步的研究[25]。
4 产品质量和应用1973年9月国家建委在四川成都召开了全国新型混凝技术座谈会,肯定了PA C技术、经济效益,拟定了产品质量暂定指标,确定氧化铝含量和碱化度两项目是控制生产过程的评价产品质量的重要指标。
氧化铝是PA C有效成分的衡量指标,既包括高效能的起絮凝作用的活性物质铝的多聚体,又包括低效能的铝的低聚体和单体的存在;碱化度(盐基度)直接决定着产品的主要形态和许多重要特性,一种产品的碱化度越高,其絮凝能力越强,但碱化度过高,因产品接近于A l(OH)3而失去稳定性,产品絮凝能力迅速下降,所以碱化度一般要求在60%-85%之间。