提高聚合氯化铝盐基度方法

提高聚合氯化铝盐基度方法

     从理论上分析了用氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠和铝酸钠提高聚合氯化铝盐基度的可行性, 同时对各种方法的利弊进行了对比分析。重点对应用铝屑提高聚合氯化铝盐基度的方法进行了理论分析, 不仅增加了聚合氯化铝的有效成份含量, 同时给出了各物料间的定量关系, 完全可以指导生产。

     1、聚合氯化铝

     无机高分子聚合氯化铝与传统铝盐和铁盐混凝剂相比, 具有投药量小、絮凝体形成速度快、颗粒密实、沉降速度快等特点, 广泛应用于工业用水、饮用水及污水处理方面, 取得了良好的经济效益和社会效益。
     聚合氯化铝可以看作是氯化铝水解反应的中间体，是由水合铝离子在不同的pH值条件下，通过羟基和氧原子的架桥作用形成的具有一定聚合度的聚合铝离子，其聚合度和分子量尚不能测定，通常以盐基度或碱化度B(B为聚合铝中羟基与3倍铝离子的摩尔比值)衡量。一般来说聚合铝的盐基度应控制在适当的范围内，以使絮凝效果达到最优，又使工业化生产成为可能。随B值不断增大，聚合铝中聚合铝离子Al₁₃(OH)⁷⁺₃₂、Al₁₀(OH)³⁺₂₂的Al₁₃O₄(OH)⁷⁺₂₄等含量不断增多。聚合铝离子具有较强的架桥絮凝能力, 尤其是处理低温、低浊度水时效果很明显; 如果B值高于75% , 则聚合铝离子很容易发生水解形成不溶性氢氧化铝沉淀，失出絮凝作用。因此生产中将聚合氯化铝的盐基度控制在45% ～65%范围内比较合适。

     根据不同的含铝原料有不同的聚合氯化铝生产工艺。主要有铝矾土和煤矸石分步酸溶法、铝灰酸溶法以及氢氧化铝加压酸溶法等。铝灰酸溶法, 一次酸溶就可制成盐基度高于60%的产品, 但由于工业铝灰中杂质太多, 在饮用水处理中应用受到限制。利用铝矾土和煤矸石生产时, 由于这些原料中Al₂O₃的溶出困难, 即使加压溶解, Al₂O₃的含量也不高, 一次酸溶法聚合铝盐基度仅在20%～40% , 很难达到40%以上。

     2、调整盐基度的方法

     为了提高产品中聚合铝离子的羟基含量或者说提高盐基度, 目前多采用氢氧化钠、碳酸钠、石灰等进行调整, 使低盐基度产品酸性降低, 加羟基桥联提高盐基度。例如可将聚合铝的盐基度由33%提高到50% , 方程式如下:
        Al₂(OH)₂Cl₄+NaOH＝Al₂(OH)₃Cl₃+NaCl（1）
        2Al₂(OH)₂Cl₄+Na₂CO₃+H₂O＝2Al₂(OH)₃Cl₃+2NaCl+CO₂（2）
        2Al₂(OH)₂Cl₄+Ca(OH)₂＝Al₂(OH)₃Cl₃+CaCl₂（3）

     上述三种物质都可以用来提高盐基度，聚合铝与氢氧化钠、碳酸钠、石灰水反应的摩尔比分别为 1∶1，1∶0.5，1∶0.5，碱的化合价越高，分子量越小，提高相同值的盐基度时所用的碱量就越小，另外生成的副产物氯化钠或氯化钙无法与聚合氯化铝分离。它们不仅会降低聚合物中的有效成分，还会增大固体产品的吸湿性和后处理的难度。因此在调整盐基度时要求加入的碱应尽可能含较多的氢氧根，同时引入的副产物尽量少，保证不会引起聚合氯化铝性能的变化。提高聚合氯化铝盐基度方法

     从理论上分析了用氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠和铝酸钠提高聚合氯化铝盐基度的可行性, 同时对各种方法的利弊进行了对比分析。重点对应用铝屑提高聚合氯化铝盐基度的方法进行了理论分析, 不仅增加了聚合氯化铝的有效成份含量, 同时给出了各物料间的定量关系, 完全可以指导生产。

     1、聚合氯化铝

     无机高分子聚合氯化铝与传统铝盐和铁盐混凝剂相比, 具有投药量小、絮凝体形成速度快、颗粒密实、沉降速度快等特点, 广泛应用于工业用水、饮用水及污水处理方面, 取得了良好的经济效益和社会效益。
     聚合氯化铝可以看作是氯化铝水解反应的中间体，是由水合铝离子在不同的pH值条件下，通过羟基和氧原子的架桥作用形成的具有一定聚合度的聚合铝离子，其聚合度和分子量尚不能测定，通常以盐基度或碱化度B(B为聚合铝中羟基与3倍铝离子的摩尔比值)衡量。一般来说聚合铝的盐基度应控制在适当的范围内，以使絮凝效果达到最优，又使工业化生产成为可能。随B值不断增大，聚合铝中聚合铝离子Al₁₃(OH)⁷⁺₃₂、Al₁₀(OH)³⁺₂₂的Al₁₃O₄(OH)⁷⁺₂₄等含量不断增多。聚合铝离子具有较强的架桥絮凝能力, 尤其是处理低温、低浊度水时效果很明显; 如果B值高于75% , 则聚合铝离子很容易发生水解形成不溶性氢氧化铝沉淀，失出絮凝作用。因此生产中将聚合氯化铝的盐基度控制在45% ～65%范围内比较合适。

     根据不同的含铝原料有不同的聚合氯化铝生产工艺。主要有铝矾土和煤矸石分步酸溶法、铝灰酸溶法以及氢氧化铝加压酸溶法等。铝灰酸溶法, 一次酸溶就可制成盐基度高于60%的产品, 但由于工业铝灰中杂质太多, 在饮用水处理中应用受到限制。利用铝矾土和煤矸石生产时, 由于这些原料中Al₂O₃的溶出困难, 即使加压溶解, Al₂O₃的含量也不高, 一次酸溶法聚合铝盐基度仅在20%～40% , 很难达到40%以上。

     2、调整盐基度的方法

     为了提高产品中聚合铝离子的羟基含量或者说提高盐基度, 目前多采用氢氧化钠、碳酸钠、石灰等进行调整, 使低盐基度产品酸性降低, 加羟基桥联提高盐基度。例如可将聚合铝的盐基度由33%提高到50% , 方程式如下:
        Al₂(OH)₂Cl₄+NaOH＝Al₂(OH)₃Cl₃+NaCl（1）
        2Al₂(OH)₂Cl₄+Na₂CO₃+H₂O＝2Al₂(OH)₃Cl₃+2NaCl+CO₂（2）
        2Al₂(OH)₂Cl₄+Ca(OH)₂＝Al₂(OH)₃Cl₃+CaCl₂（3）

     上述三种物质都可以用来提高盐基度，聚合铝与氢氧化钠、碳酸钠、石灰水反应的摩尔比分别为 1∶1，1∶0.5，1∶0.5，碱的化合价越高，分子量越小，提高相同值的盐基度时所用的碱量就越小，另外生成的副产物氯化钠或氯化钙无法与聚合氯化铝分离。它们不仅会降低聚合物中的有效成分，还会增大固体产品的吸湿性和后处理的难度。因此在调整盐基度时要求加入的碱应尽可能含较多的氢氧根，同时引入的副产物尽量少，保证不会引起聚合氯化铝性能的变化。