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深度解析：聚合氯化铝的制备工艺与性能特点
2024.11.09
聚合氯化铝的制备工艺
- 金属铝法：
- 酸法：以铝加工产生的下脚料如铝屑、铝灰和铝渣等为原料，将盐酸与铝混合产生聚合反应。该方法反应速度快、工艺流程简单、操作简便、设备投资少，但制得的聚合氯化铝产品杂质含量较高，产品质量不稳定，且酸对反应设备的腐蚀较为严重。
- 碱法：工艺难度较大，设备投资高，且用碱量大，pH 值控制复杂，成本较高，所以采用较少。
- 中和法：是酸法和碱法的中和处理，通过调节盐的基度，除去盐之后获取聚合氯化铝，产品纯度较高。
- 氢氧化铝法：该方法所用原料主要是拜尔法炼铝过程中的活性氢氧化铝。由于氢氧化铝酸溶性不好，需要在较高温度（50 - 180℃）和压力（0.5MPa）下使其与过量的盐酸反应，制得液体聚合氯化铝产品，然后经浓缩、烘干得到固体聚合氯化铝产品。此方法生产的产品纯度高，但生产成本较高。
- 含铝矿物法1：
- 铝矾土、铝酸钙粉生产法：先将一水软铝石矿石粉碎并磨细，在 650 - 800℃的沸腾炉中煅烧得到熟矿粉。然后在高温高压条件下，加入盐酸与之反应（为防止反应过于激烈，盐酸应缓慢分批次加入），并可适当加入少许氢氟酸提高铝的溶出率。为提高产品的盐基度，还可加入适量的铝酸钙粉。该方法溶出时间较短、溶出率较高。
- 高岭土生产法：我国高岭土资源丰富，成本低廉。主要是酸溶两步法，先将高岭土焙烧后与酸反应，然后调节盐基度。一般在焙烧工艺之前，将盐酸与高岭土浸泡、烘干、研磨，后与盐酸在一定配比下反应，反应温度控制在 140 - 150℃，压力控制在 0.4 - 0.5MPa，反应时间为 1.5 - 2.0h。反应结束后加入适量的铝酸钙粉调节盐基度，得到液体产品。不过该法铝的浸出率不高。
- 煤矸石生产法：煤矸石是采煤过程中产生的废矿石，经焙烧后主要成分为二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝。目前主要采用酸溶法，利用煤矸石中的铝成分与酸反应制备聚合氯化铝。
- 氯化铝法10：
- 沸腾热解法：利用结晶氯化铝加热到一定温度后发生热分解，分解产物是氯化氢与水，后发生聚合反应产生粉状聚合氯化铝。但该方法因结晶氯化铝来源所限，生产成本相对较高，应用受限。
- 中和法：在氯化铝原料中加入石灰石、碳酸钠等提高产品水解程度，从而得到聚合氯化铝，但该方法溶解性较差，产品的盐基度也不太理想。
聚合氯化铝的性能特点
- 的絮凝性能：
- 吸附电中和作用强：聚合氯化铝在水中水解产生带正电荷的水解产物，能够快速中和水中带负电荷的胶体颗粒，使胶体颗粒失去稳定性，从而相互碰撞凝聚。例如，在处理污水中的悬浮颗粒时，能迅速使颗粒聚集在一起。
- 吸附架桥能力出色：其分子结构大，具有多个活性位点，能够吸附多个胶体颗粒，在颗粒之间形成 “桥梁”，将它们连接起来，形成较大的絮体。这种絮体结构紧密，沉降速度快，大大提高了固液分离的效率。
- 沉淀物网捕作用好：在絮凝过程中，聚合氯化铝形成的絮体可以将水中的其他微小颗粒和杂质包裹在内，如同渔网捕鱼一样，将它们一起沉淀下来，进一步提高了水质的净化效果。
- 良好的适应性：
- pH 值适用范围宽：在较宽的 pH 值范围内（一般为 4 - 9）都能保持较好的絮凝效果，而传统的铝盐混凝剂在 pH 值较低或较高时，絮凝效果会明显下降。这使得聚合氯化铝在处理不同酸碱度的废水时具有很大的优势，例如在酸性较强的矿山废水和碱性较强的印染废水处理中都能发挥良好的作用。
- 温度适应性强：对温度的变化不敏感，在不同的温度条件下都能保持稳定的絮凝性能。无论是在寒冷的冬季还是炎热的夏季，都能有效地净化水质。
- 使用方便：
- 溶解性好：易溶于水，形成透明至微浑浊的液体，方便在水处理过程中添加和混合。
- 投加量少：由于其的絮凝性能，相比传统的净水剂，聚合氯化铝的投加量较少，能够降低水处理的成本。
- 产品纯度和稳定性：可以通过选择合适的制备工艺和原料，生产出高纯度的聚合氯化铝产品，减少杂质的含量。并且其产品稳定性较好，在储存和运输过程中不易发生变质。
- 环保性：聚合氯化铝在水处理过程中，不会产生二次污染，处理后的水符合饮用水标准，对环境友好。同时，它还能有效去除水中的重金属及放射性物质等污染物，保障用水安全。
