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第1章聚合氯化铝概述 (6)
1.1聚合氯化铝的物化性质 (6)
1.2质量标准 (7)
1.3聚合氯化铝的作用原理 (7)
1.4 应用特点 (8)
1.5应用范围 (10)
1.6 聚合氯化铝的制备原理及方法 (11)
1.7发展现状与前景 (15)
第2章聚合氯化铝的工艺设计 (17)
2.1设计方法分析与拟定 (17)
2.1.1煤矸石概述 17
2.2.2煤矸石作为原料的合理性 18
2.2生产原理及工艺特点 (18)
2.2.1生产原理 (18)
2.2.2工艺特点 (19)
2.3工艺参数和操作条件的确定 (19)
2.4工艺流程说明 (20)
汇总表 (23)
附录 (24)
参考文献 (26)
无机絮凝剂聚合氯化铝（PAC)生产工艺设计
摘要：
聚合氯化铝是目前技术最成熟，市场销量最大的无机高分子絮凝剂。大量应用实践表明，在水处理中用聚合氯化铝替代传统铁、铝盐凝聚剂，显著地提高净水效能，减少投药量，降低处理成本，改善出水水质。
此次设计的题目是无机絮凝剂聚合氯化铝（PAC)生产工艺设计，我选用了煤矸石作为原料，在经过高温焙烧的煤矸石中加入盐酸进行酸化，可以将煤矸石中的氧化铝溶解出来，然后经过结晶，沸腾热解，加水聚合，干燥结晶成为PAC产品。
设计书里首先对聚合氯化铝进行了概述，接着对本设计的工艺设计的原料选择，工艺参数确定，流程设计进行了说明。
关键词：聚合氯化铝制备方法工艺说明
Inorganic Plocculant Poly Aluminium Chloride(PAC)
Production Design
Abstract
Poly aluminum chloride is the most mature technology today, the market sales of the largest inorganic polymer flocculant. A large number of application practices shows that using poly aluminum chloride in water treatment alternatives to traditional iron, aluminum salt coagulants, significantly increase the efficiency of the clean water and reduce the
o-phenylenediamine, reduce processing costs, improve water quality.
The topic of this design is inorganic flocculant poly aluminum chloride (PAC) production process design, I chose coal gangue as raw material, after adding hydrochloric acid acidification and high temperature calcined coal gangue can be came out of the coal gangue aluminum oxide dissolved, then after crystallization, boiling paralysis, aggregation of water, dry crystallization become PAC products.
Design document in the first of poly aluminum chloride were summarized, then the process design of material selection of our design, process parameters, process design.
keywords:PAC, preparation method thereof, and production technology
第一章聚合氯化铝概述
在水处理领域中，絮凝法净化水是最古老的固液分离方法之一，由于其适用性广、工艺简单、处理成本低等特点，絮凝法目前仍广泛应用于饮用水、生活污水和工业废水处理中。
聚合氯化铝（PAC）是一种优良的无机高分子絮凝剂，它首先在日本研制成功并与20世纪60年代投入工业化生产，是目前技术最为成熟，市场销量最大的絮凝剂。PAC使用时具有絮体形成快、沉淀性能好，水中碱度消耗少，特别是对水温、pH值、浊度和有机物含量变化适应性强等优点。我国从上世纪70年代开始，已对聚合氯化铝进行了研发，近年来随着实验室研究的深入，工业生产得到了快速的发展。以下将会对聚合硫酸铁的物化性质,制备原理和方法,以及研究应用现状和发展趋势等做一些简要的介绍。
1.1聚合氯化铝的物化性质
聚合氯化铝(Poly Aluminum Chloride)，代号PAC，简称聚氯化铝，碱式氯化铝，其分子式为〔Al2(OH)n CI6-n〕m，式中，m≤10，1≤n≤5，分子量在2000左右。通式为Al m(0H)n CI3m-n和xAI(OH)3A1Cl3表示，分别称为碱式氯化铝和氢氧化铝溶胶。
聚合氯化铝味苦涩，在形态上可分为液体和固体两种，液体颜色为黄色至黄褐色液体，而固体颜色可分为白色，黄色，棕褐色三种。
聚合氯化铝易溶于水并发生水解，同时伴随发生电化学凝聚、吸附和沉淀等物理化学过程。加热到110℃以上时发生分解，放出氯化氢气体，并分解为氧化铝。与酸作用发生解聚反应，是聚合度和碱度降低，最终变成为正铝盐。与碱作用时聚合度和碱度提高，最终会生成氢氧化铝沉淀或铝酸盐。与硫酸铝或其他多价酸盐混合时，易生成沉淀，一般会降低或完全失之混凝效能。
1.2质量标准
GB/T 22627-2008
1.3聚合氯化铝的作用原理
聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂,通过羟基(OH)架桥形成多
核络离子。由于上述络合离子的存在,PAC能够强烈地吸附胶体微粒和悬浮物表面之上,通过黏附、架桥、交联，卷扫作用促使微粒絮凝，同时伴随一系列的物理、化学变化,可中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷,降低胶体的Zeta电位,由原来的相斥变成相互吸引，从而破坏胶团的稳定性,使胶团微粒相互碰撞而形成絮状沉淀物，这种絮状沉淀物表面积很大,极具吸附能力，且所形成的絮体密实，沉降速度快，以此来达到净水的目的。其混凝作用表现如下：
a、对水中胶体颗粒污染物进行电性中和脱稳的凝聚作用;
b、对已凝聚的次生粗大颗粒进行吸附架桥的絮凝作用;
c、除去水中有害离子的吸附和络合作用;
1.4应用特点
大量应用实践表明，在水处理中使用聚合氯化铝替代传统铁、铝盐凝聚剂，显著地提高净水效能，减少投药量，降低处理成本，改善出水水质。聚合铝絮凝剂的优良品质主要表现在以下几方面：
1、强烈的凝聚除浊效能：聚合铝比传统硫酸铝，氯化铁具有更强的凝聚除浊效果，在相同处理条件下达到最佳凝聚絮凝作用，聚合铝所需剂量比传统铝盐要减少2/3到1倍，处理成本可节约30-40%。在相同投量条件下，使用聚合氯化铝能够获得比传统铝盐更低的残余浊度，因而可以较低剂量得到最佳处理效果。
2、良好的脱色及去除腐植物质效果：聚合铝不仅具有强的凝聚除浊效果，而且也具有良好的脱色及去除水中有机腐殖质的效果。同时对有害、有毒有机物及病菌，病毒去除也有较明显提高。
3、广泛的pH适用范围：聚合铝絮凝剂的pH适用范围比传统铝盐要宽得多。一般传统凝聚剂硫酸铝和氯化铁盐在pH>8.0时，由于生成氢氧化铝沉淀而降低其处理效果，而聚合铝在pH<10的范围内均会等到较好的处理效果。
4、较强的水质适用范围：由于聚合铝产品具有较宽的碱化度调整范围(碱化度可从40％调整到90％)和较强的复配作用，因此对于任何给水、废水，通过调整产品的碱化度或复配各种无机或有机化合物都可达到最佳处理效果，尤其对低碱度及高有机污染水质。
5、良好的絮凝沉降效果：聚合铝能够明显提高固液分离效率，改善沉降过滤及污泥脱水性能，从而缩短沉淀池的停留时间，增加产水量。另外，由于絮凝体大而紧密而易于过滤和污泥脱水。
6、较好的低温低浊水处理效果：一般对于低温、低浊水(<5℃)以及低碱度水，传统混凝剂如硫酸铝的混凝除浊效能会明显降低并导致出水水质恶化，而使用聚合铝，无论对低温还是低碱度的水，都能获得较好的混凝除浊效果。
7、较小的pH降低：由于硫酸铝或氯化铁，聚合硫酸铁等凝聚剂水溶液酸度较大，因此处理后水质pH值下降明显，尤其在高浊度水质处理过程中，投量增大而导致处理水质pH降低超出正常饮用水水质pH范围(6.5-8.5)，因此需再投加碱液提高水pH值。使用聚合铝，由于酸度较小，处理后水质pH降低不明显，因而无需投加碱液来提高水质的pH值。
8、较低残留铝含量：使用传统硫酸铝，处理水中的残留铝含量一般为150--255ug/l，而使用聚合铝絮凝剂，其残留铝含量只有40--55ug/l。
1.5应用范围
聚合铝絮凝剂在给水和废水处理领域具有十分广泛的应用。如在城市、工业给水处理方面，它适用于任何水源水质处理及回用净化过程，尤其在微污染较严重的各种源水的处理，低温低浊低碱度源水的处理，纯净水的预处理以及火力发电厂、钢铁厂等给水净化处理等方面，水质浊度去除率可高达95－98％以上。在工业废水处理方面，一般采用聚合铝与有机高分子絮凝剂配合使用，这不仅可显著降低废水处理费用，而且可明显提高处理效果。它不仅可强烈地去除废水中细微悬浮颗粒物，而且可有效去除水中的各种油份、色度、COD，去除率可达70－90％以上。如目前在油田回注水，炼油厂，机加工厂的含油废水处理，洗煤，印染废水的除浊脱色处理，制药、造纸废水除浊除COD的处理，冶金，制革工业的除浊去除重金属的处理过程中，聚合铝产品都已得到了广泛地应用。此外，目前城市中水、生活污水基本都采用生物处理，但大量运行实践结果表明，仅靠生物法处理城市废水，不仅运行负荷高，处理水质不能达标，而且运行费用也相对较高。目前许多城市污水都在研究采用强化混凝法或在生化前进行强化预处理或生化后进行深度处理，达到减少生化处理负荷，出水回用的目的。因此，聚合铝絮凝剂在城市中水、污水的强化预处理及深度处理中具有十分广泛的应用前景，尤其在城市污水回用，工业节水净
化处理。此外，聚合铝在污泥脱水处理中配合阳离子有机高分子絮凝剂使用，可降低处理成本并提高处理效率。
聚合氯化铝除了广泛应用于各种给水和废水处理、污泥处置过程中，还应用于制药，化妆品及工业催化作为原料或添加剂，尤其在造纸行业，高纯（无铁）聚合铝作为造纸中性施胶机，目前在国外已得到普遍应用。此外，由于聚合铝絮凝剂无毒，高纯度聚合铝产品产品在各种食品，糖果，烟酒，饲料产品的固液沉降分离过程中也有不同程度的应用。
1.6聚合氯化铝的制备原理及方法
聚合氯化铝的生产就是控制铝、OH-、Cl-的比例和水解、聚合条件，生产出一系列的电荷中和能力、吸附架桥性能符合特定要求的铝盐混凝剂。在聚合氯化铝的生产中，H2O参与了反应，提供了OH-。在稳定熟化后，pH 值会有微小下降。因原料不同，聚合氯化铝的生产工艺路线也不同，生产方法很多,但大致可以分为热解法、酸溶法、中和法、电解法和电渗析法五种。目前工业化生产大多是这儿种方法的综合应用。
(1)三氯化铝热分解法:
三氯化铝在加热条件下,发生热分解反应。在400一600℃的温度下,分解反应可以进行到底,生成氧化铝和氯化氢气体。如果控制热分解的进程,就能得到介于三氯化铝和三氧化二铝之间的一系列中间产物。在加热的条件下，反应方程如下:
AlCl3·6H2O →〔Al(OH2)5(OH)〕Cl2 + HCl
〔Al(OH2)5(OH)〕Cl2 →〔Al(OH2)4(OH)2〕Cl + HCl
〔Al(OH2)4(OH)2〕Cl →〔Al(OH2)3(OH)3〕 + HCl
2〔Al(OH2)3(OH)3〕→ Al2O3 + 9H2O
在热分解法中,有的分解三氯化铝水溶液或低碱化度聚合氯化铝溶液,从而得到液体聚合氯化铝产品。此法分解温度受限制,产品碱化度和分解效率都很低。更多的是直接分解结晶氯化铝。这种方法分解温度不受限制,分解速度快,产品碱化度可以任意控制,适用于大规模生产。
(2)含铝原料酸溶法。
由于过程简单,原料要求不苛刻,因此,此法是目前液体聚合氯化铝的主要生产方法。根据所用原料不同,可细分为以下几种:
①金属铝直接溶解法:
一定粒度的铝屑、铝灰与盐酸或三氯化铝反应,调节铝氯当量比,能一次得到所要求的碱化度的聚合氯化铝。主要反应方程式如下: nH2O + 2Al + (6-n)HCl = Al2(OH)n Cl6-n + H2↑
nH2O + n/8Al + (2-n/3)AlCl3 = Al2(OH)n Cl8-n + n/2H2↑由于金属铝原料昂贵,除实验室制造外,工业生产价值不大。目前有的生产厂以铝灰为原料,采取“铝灰酸溶一步法”,但资源不足,产品质量不稳定,杂质太多,尤其一些重金属杂质的带人,造成净化水二次污染。因此不宜大力推广。
②氢氧化铝酸溶法:
常压下结晶氢氧化铝在盐酸中的溶解度小,为此,日本大明化学
工业公司采取了将结晶氢氧化铝变成无定型的凝胶氢氧化铝,然后酸溶。主要反应如下：
Al(OH)3 + NaOH = NaAl(OH)4
2NaAl(OH)4 + CO2 = 2Al(OH)3↓+ Na2CO3 + H2O
2Al(OH)3 + (6-n)HCl = Al2(OH)n Cl6-n + (6-n)H2O
此方法生产条件好,产品质量高,但流程长,成本高。
为克服结晶氯化铝常压下难溶的困难,口本住友化学工业公司等采用了加压溶出法,其设备有间断式密封反应釜和连续式高压管道反应器。其结晶氢氧化铝的溶出率可达95%以上。
③含铝矿物酸溶法:
一般含铝矿物包括粘土矿、铝钒土矿、煤砰石、高岭土等。这含铝矿物酸溶法:一般含铝矿物包括粘土矿、铝钒土矿、煤砰石、高岭土等。这些矿物中的铝一般不能直接为酸所溶出,必须预先经过一系列加工处理。一般是将含铝矿物粉碎成40—60目的颗粒,再经600—800℃温度焙烧后,用盐酸(或硫酸及混合酸)溶出,溶出液经碱化度调整,即为聚合氯化铝成品溶液,或将溶出液浓缩得结晶三氯化铝,再热解制成固体产品。煤歼石酸溶热解工艺即为这一方法。
(3)三氯化铝水溶液用碱中和法:
氯化铝水溶液用碱中和可以生成聚合氯化铝产品。常用的碱性物质有NaOH、CaCO3、NaAl(OH)4、NaHCO3、NH4+、等等。其作用是提高氢氧根离子的浓度,以促进三氯化铝的不断水解。根据产品碱化度的不同要求,改变碱性物质的加人量。以投加氢氧化钠、石灰石和铝
酸钠为例,反应式如下:
2AlCl3 + n NaOH = Al2(OH)n Cl6-n + nNaCl
n/2H2O + 2AIC13 + n/2 CaCO3 = Al2(OH)n Cl6-n+ n/2CaCl2 + n/2CO2 (8-n)AlCl3 + nNaAl(OH)4 = 4Al2(OH)n Cl6-n + nNaCl
从式中可以看出,反应消耗了碱性物质和三氯化铝中的氯离子,生成了杂质氯化钠和氯化钙。由于消耗碱性物质,而且产品需要分离,因此,从原料消耗、工艺流程以及产品质量等角度看,均不利。(4)电解法:
用石墨作为阴极,金属铝板作为阳极,对含铝酸性废水进行电解,可以获得液体聚合氯化铝,电解温度为60±5℃,电流2.5A,电解时间为1小时。另外,电解液也可以是三氯化铝或低碱化度的聚合氯化铝溶液。
(5)电渗析法:
在离子交换树脂法制聚合氯化铝的基础上,以三氯化铝为原料,进行了电渗法生产聚合氯化铝的研制。电渗析法主要以离子交换膜的选择透过性和水的电解原理为基础。这一方法具有流程短,原材料和能耗较少,盐酸可回收等优点,是一种很有发展前途的制造方法。在国内,由于离子交换膜制造工艺尚在研究,因此,用电渗法大规模工业化地制取聚合氯化铝还不具备条件。
综上所述,目前国内大规模工业化生产聚合氯化铝的方法应该是含铝矿物酸溶法工艺。如制造固体产品,则宜采用沸腾炉热解法。而含铝矿物中煤砰石又是贮量大、分布广、价格低廉、适于综合利用,
可变害为宝的最有前途的含铝矿物原料。
1.7发展现状与前景
聚合氯化铝是七十年代初国际投入工业化生产和应用的新型高效无机高分子絮凝剂，由于聚合铝具有用量省，净化效能高，适应性宽等优点，比传统絮凝剂用量可节约2/3到一倍以上，成本节约30-40%。同时聚合铝的生产工艺简单。因此，在国内外水处理领域已得到广泛的应用和迅速地发展。目前，世界聚合铝产量约为150万吨/年。其中，日本聚合氯化铝生产量1988年已达40多万吨/年，比60年代末增长了30倍，并已超过各种絮凝剂生产总量的50%，正在逐渐取代传统凝聚剂。日本工艺生产技术和产品质量代表了目前国际聚合铝净水剂的最高水平。
我国自70年代开始研制生产聚合氯化铝，技术有所改进，产量不断增长。由于混凝剂属于量大面广的商品，用量逐年激增，但产品品质差、效能低，是目前我国絮凝剂企业普遍存在的突出问题，产品质量庞杂且其效能低下，产品品质多呈黄色颗粒状，其水不溶物在5－30%不等，产品中重金属及杂质含量甚高。多数液体或固体产品品质达不到国家规定的饮用水净化处理标准，因而不适用于饮用水净化处理。高品质的聚合铝絮凝剂产品在国内外都具有广阔的良好市场前景。
现有的絮凝剂种类有限,而且用途、效果也比较单一,为了满足水处理领域更高更新的要求,应在了解分子化学结构和物性之间相互关系的基础上,在制备理论指导下,根据反应体系选择理想的反应设备、
设计最佳聚合工艺路线,以解决现有方法的缺陷，合成出具有特定构及所需物性的更加具有市场竞争力的絮凝剂产品。因此,利用分子设计的原理来得到更丰富、复合化、多功能化的改性高分子絮凝剂是今后水处理领域研究的方向。
第2章聚合氯化铝的工艺设计
制备聚合氯化铝的原料广泛，方法也很多，但是每一种方法的原料及生产操作过程的不同，产品的品质以及生产收益也会不同，总的来说，都有其优势与不足。人们通过不断深入研究，一步步的找出了操作生产更加方便简单且满足不同需求和高质量的产品。下面我将介绍我的设计。
2.1设计方法分析与拟定
在第一章中介绍的聚合氯化铝制备方法中，有几种是以工业废渣为主要原料，利用了固体废物资源，保护环境，降低成本，具有一定的良好效益，综合考虑到保护环境以及原料来源，生产成本的方面因素，我选用以煤矸石作为原料，利用酸溶法制备聚合氯化铝。
2.1.1煤矸石概述
煤矸石是采煤过程中产生的废矿石。煤矸石并非单一的岩石,而是碳质页岩和碳质砂岩同砾岩、砂岩、砂、页岩、粘土等的混合物。其中主要矿物成分是高岭石、蒙脱石、伊利石等粘土矿物以及石英、长石等矿物,亦即主要是铝硅酸盐类。在焙烧后的灰分中一般SiO2 约占50~60%,Al2O3约占20~40%,Fe2O3约占3~5%。
煤矸石是采煤过程中的废料,各煤矿均有排出且排出量很大,往往达到原煤产量的30%。矸石同煤分离后就作为工业废料堆积在矿区,年积月累形成一座座矸石山。制聚合氯化铝所需要的原料仅为煤矸石产量的很小一部分。
三十多年来,我国对煤矸石的综合利用已作了大量工作,取得了一定成绩。其中煤矸石酸溶法制取聚合氯化铝具有更为广阔的发展前2.1.2煤矸石作为聚合氯化铝原料的合理性：
(1)大多数煤矿的煤矸石含AI:03量在25%以上,多的可达40%以上。此含铝量虽不及高品位的铝钒土,却远高于一般粘土矿物,如硅藻土，高岭土等。提取其中铝分在经济上是适宜的。
(2)用煤矸石制取聚合氯化铝是对工业废料的综合利用,不与炼铝工业争原料,也不要进行专门开采,相反减轻了环境污染。因此,除运费外,煤矸石几乎可以不计算成本。
(3)煤矸石本身含有可燃成分。大多数矿务局的煤矸石的发热量在1200卡/克以上。可以在沸腾炉中燃烧,因此,焙烧过程不需要另加燃料。
(4)焙烧后的煤矸石颗粒有微孔,不需要用球磨机磨成极细粉状,即可酸溶,且溶出效率很高,甚至达到80%以上。
(5)多数煤矸石的Fe:O含量在3—5%右左,个别含量可能还高。在酸溶时有可能把铁同时溶出,使聚合氯化铝中的含铁量提高,这对混凝效果并无不利影响。
(6)矸石酸浸后,渣中主要成分为SiO2,可作为水泥添料,提高水泥强度。焙烧活化后的灰分,可以制水玻璃、白炭黑等产品。
从以上几点可以看出,煤矸石是一种物美价廉的聚合氯化铝原料。
2.2生产原理及工艺特点
2.2.1生产原理
经查阅相关文献，煤矸石中主要的矿物组分为高岭石
(Al2O3·2SiO2·2H2O)，煤矸石在高温锻烧过程中伴有结构膨胀、成分挥发，在锻烧的过程中结晶态的高岭石由于脱羟基转化为非晶态的偏高岭石(Al2O3·2SiO2),偏高岭石具有大的比表面积和高的化学反应活性,其中的Al2O3可以酸浸出来。化学方程式如下：
Al2O3·2SiO2·2H2O → Al2O3·2SiO2 + 2H2O（600~900℃）Al2O3·2SiO2 + 6HCl →2SiO2↓+ AICl3 + 3H2O
2.2.2生产工艺特点
本工艺采用煤矸石和盐酸作为原料，该工艺具有如下特点：（1）生产工艺简单，操作方便；
（2）原料来源广泛并且用量少，价格低廉，煤矸石基本上只有运费成本，生产成本低
（3）反应速度快，生产周期短，经济效益快
（4）产品质量稳定可靠且易于控制，各项性能指标达到国家标准性能指标；
2.3工艺参数和操作条件的确定
随着不同产地，不同层位，不同开采方式，煤矸石的化学组成变化很大。除含有碳外，一般以氧化物为主，其中二氧化硅和氧化铝占较大比例，此外还有常量组分以及少量微量元素。因此，具体情况需测定煤矸石中的氧化铝含量。
查阅相关资料，选定煤矸石中二氧化硅的含量为51.79%，三氧化二铁和三氧化二铝含量为3.98%和22.58%的煤矸石进行参数确定。
单因素实验研究结果表明，在常压、反应温度为105—108℃(水和盐酸的共沸温度)条件下，得出用质量分数20%的盐酸浸取煤矸石中的铝的优化反应条件：
①煤矸石锻烧温度为650℃，此时,煤矸石的活性最高,氧化铝
的溶出率也最大。
②酸浸时间为3h，由于原料中具有活性的Al2O3组份含量有限,因此过长的浸取时间并不能使浸出率得到太大的提高。同时,长时间地维持在较高的浸取温度(110℃),亦将导致较大的盐酸蒸发损失和酸雾污染,而且,酸浸时间越长成本就越高,设备的腐蚀也就越大,所以选取酸浸时间为3h为优化的酸浸时间。
③加酸量为0.01908mol/g，煤矸石的加酸量越大溶出率越高, 考虑到实际生产情况,加酸量越大成木就越高,
④固液比为l：4，固液比过大和过小都会影响煤矸石中氧化铝的溶出率,因为随着固液比的增大,一方面,由于浆体的黏度降低,浸出液中盐酸的扩散速度加快,有利于浸出;另一方面,由于酸浓度的降低,铝的溶出率降低。
煤矸石中氧化铝的优化后的溶出率可达63.7%。
2.4工艺流程说明
本文所介绍的用煤研石制取聚合氯化铝的方法就是酸溶法,工艺流程可分为粉碎、焙烧、酸溶、过滤、加碱聚合、熟化、蒸发、干燥等几道工序。其工艺流程如图所示：
①粉碎焙烧
粉碎后的煤矸石经过焙烧过程，生成(Al2O3·2SiO2)。
设备：钢球磨、循环流化床燃烧锅炉
煤矸石中含有碳，可自己进行燃烧，炉渣即为下一步反应原料。而循环流化床锅炉可以用煤矸石做燃料，因为要作为燃料，对颗粒要求严格，所以用钢球磨。
②酸浸溶解
加入盐酸进行酸浸3h。
设备：蒸汽加热反应釜
因为工艺要求需要加热，并且有循环流化床过滤可以提供热量，因此可选用防腐的加热反应器。
③沉淀混凝
溶出液采用混凝沉淀法进行分离。从反应釜连续流出的溶出液进
工业级聚合氯化铝的生产工艺 一、原料 生产工业级聚合氯化铝PAC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； 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。 我国生产工业级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，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。但铝灰生产的工业级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，工业级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，我国工业级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比较高，所以生产出的聚合氯化铝外观色泽偏黄。 二、生产工艺 工业级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。 工业级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。 目前我国生产工业级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，是决定工业级聚合氯化铝PAC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。
聚合氯化铝的生产工艺 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。 二、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
广州关于成立聚合氯化铝公司 可行性报告 规划设计/投资分析/产业运营
报告摘要说明 聚合氯化铝是一种新兴净水材料，无机高分子混凝剂，简称聚铝，介 于AlCI3和Al(OH)3，之间的一种水溶性无机高分子聚合物。 xxx集团由xxx有限责任公司（以下简称“A公司”）与xxx科技 公司（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资1050.0万元，占公司股份74%；B公司出资370.0万元，占公司股份26%。 xxx集团以聚合氯化铝产业为核心，依托A公司的渠道资源和B公 司的行业经验，xxx集团将快速形成行业竞争力，通过3-5年的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业的发展。 xxx集团计划总投资8385.88万元，其中：固定资产投资6279.99 万元，占总投资的74.89%；流动资金2105.89万元，占总投资的 25.11%。 根据规划，xxx集团正常经营年份可实现营业收入14389.00万元，总成本费用10952.65万元，税金及附加152.66万元，利润总额 3436.35万元，利税总额4062.99万元，税后净利润2577.26万元，纳税总额1485.73万元，投资利润率40.98%，投资利税率48.45%，投资 回报率30.73%，全部投资回收期4.75年，提供就业职位281个。 根据我国市场情况分析，聚合氯化铝的企业开工率超过85%，2016年 的产能和产量分别为172.04万吨和146.23万吨。
第一章总论 一、拟筹建公司基本信息 （一）公司名称 xxx集团（待定，以工商登记信息为准） （二）注册资金 公司注册资金：1420.0万元人民币。 （三）股权结构 xxx集团由xxx有限责任公司（以下简称“A公司”）与xxx科技公司（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资1050.0万元，占公司股份74%；B公司出资370.0万元，占公司股份26%。 （四）法人代表 曹xx （五）注册地址 xxx经济技术开发区（以工商登记信息为准） 广州，简称穗，别称羊城、花城，是广东省省会、副省级市、国家中心城市、超大城市，国务院批复确定的中国重要的中心城市、国际商贸中心和综合交通枢纽。截至2018年，全市下辖11个区，总面积7434平方千米，建成区面积1249.11平方千米，常住人口1530.59万人，城镇化率
生产工艺 多年来,我国也结合自己的条件,陆续开展了多种原料和工艺的制备方法和技术,建立了独具特色的工艺路线和生产体系,基本满足了全国用水和废水处理的发展需求。 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。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。 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。 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。
铝灰一步酸溶法制备高效聚合氯化铝的实验研究 焦玲鲁秀国* 贺志强任焕弟 （河北大学化学与环境科学学院 河北保定 071002） E-mail：luxiuguo2000@https://www.doczj.com/doc/a55357901.html, 摘 要：以铝灰为原料，用一步酸溶法制备了高效聚合氯化铝。对Al灰、HCl、水三者配比以及反应温度、反应时间、熟化温度、熟化时间、搅拌速度等参数对聚合氯化铝的性能影响进行了实验研究，确定了制备聚合氯化铝的最佳工艺条件。产品的各项指标达到了相关国家标准，对工业化生产具有一定的指导意义。 关键词：铝灰、聚合铝、工艺条件 1.引言 混凝剂是水处理的一种重要药剂，其中聚合氯化铝是最常用的，聚合氯化铝简称PAC，是一种无机高分子絮凝剂,其化学通式为[Al2(OH)n Cl6-n]m(1≤n≤5,m≤10),它具有混凝能力强、用量少、净水效能高、适应力强等特点［４］。 聚合氯化铝的生产方法按原料的不同而有很多种方法如金属铝直接溶解法、结晶氯化铝法等。其中以铝灰为原料制造聚合氯化铝的方法,其原料来源广、廉价、经济效益高,具有很大的实用价值，这种方法本身又包括酸溶一步法、碱溶法、中和法。其中碱溶法和中和法制得的产品氯化铝含量较低,碱化度也不高,而且碱的腐蚀性强等缺点。酸溶一步法则与之相反,碱化度越高,原材料消耗越少,产品氯离子含量也越少,而且具有设备简单、原材料消耗少,成本低等优点［４］。我国对于聚合氯化铝的研究早在70年代就已开始。但由于受到铝资源的限制而不能满足生产的需要。故此,我们以北京炼铝厂的铝灰为主要原料,采用酸溶一步法开展了生产聚合氯化铝的实验研究，所得到的结论对工业化生产具有一定的指导意义［１］。2. 实验部分 2.1主要原料、仪器设备 主要原料：铝灰、浓盐酸、水 仪器设备：搅拌器、电炉、天平、酸度计等。自制反应装置（图略）。
利用铝土矿生产聚合氯化铝的工艺技术 一、概况： 聚合氯化铝（PAC）的应用越来越广泛，PAC在处理浊度和天然有机物时，具有碱度消耗少、处理成本低的特点，因此广泛应用于生活饮用水、工业废水的净化处理，另外在医药、铸造、皮革、造纸的工业废水治理中也应用得越来越多。因此PAC是一种很有前途的水处理剂。 二、生产原料： 生产PAC的原料很多，主要分为三大类：1、含铝矿石（如铝土矿、高岭土等）；2、含铝的工业废弃物；3、铝盐等。 三、生产方法： 根据不同的原料有各种不同的生产方法：有酸法、碱法、中和法、热解法、加压反应法、混凝法、电解法、电渗析法等。 四、利用铝土矿生产PAC的工艺技术： 铝土矿是铝含量较高的矿石，在广西有很广的分布，和贮量很大的矿种，不但是生产氧化铝的主要原料，还是生产铝盐的重要来源。利用铝土矿生产聚合氯化铝（PAC），不仅成本低，还可用较低品位的贫矿作原料，更能有利充分利用铝矿资源，创造更大的社会效益和经济效益。 生产工艺可分为三步：第一步，焙烧铝土矿提高其活化性；第二步，酸浸得到PAC液体；第三步，调整盐基度，使之达到国家的质量标准。 其工艺流程如下： 铝土矿→破碎→煅烧→酸浸→过滤→调整盐基度→产品 工艺流程简述： 铝土矿从矿山运回到矿场后，经破碎机粉碎到60-80目左右，进入回转窑焙烧，焙烧温度约600℃-700℃，焙烧时间约2-3小时。焙烧矿经冷却至200℃-300℃时卸入反应釜中，加入盐酸，在0.2-0.3MPa的压力120℃-130℃的温度下，搅拌反应约4-6小时，卸料过滤去沉渣，其滤液即是PAC的液体。由于铝土矿的杂质较多，在酸解时杂质亦进入PAC中，同时由于铝土矿含铝较低，其PAC的盐基度往往比国家标准为低，因此调整浸出液的盐基度到达国家标准，即得到液体的PAC产品，若要生产固体产品，则要加蒸发、结晶设备，一般用喷雾结晶法，使得到PAC的固体产品。
行内又称聚氯化铝又称碱式氯化铝，简称介于H)3之间的水解产物，其化学通式为[H)m， 其中m≤一1～5。聚氯化铝具有净化效率高、用药量少、易过滤、生产工艺简单等特点，是优良的絮凝剂，广泛用于工业废水和生活废水的净化处理。另外在铸造、医药、制革、造纸等方面也有广泛用途。聚氯化铝分为固体和液体两种产品。固体通常为黄色或无色的树脂状产品，氧化铝含量为40％～50％；液体呈无色、黄褐色或黑色，氧化铝含量为10％以上。 聚氯化铝的生产方法按原料不同分为三氧化二铝法(包括铝土矿、高岭土、煤矸石等)、氢氧化铝法和铝法(包括铝渣、铝灰等)。其中以铝灰为原料生产聚氯化铝具有成本低、原料来源广、流程简单等特点。该法又可细分为中和法和酸溶法。中和法是将烧碱和盐酸分别与铝灰反应产出铝酸钠和三氯化铝，然后以合适的配比合成聚氯化铝。溶法是将铝灰和盐酸反应一次直接产出液体聚氯化铝，它具有反应速度快、工艺简单等特点。 我们以铝灰为原料，对酸溶法制备聚氯化铝工艺进行了研究，得出了制备聚氯化铝的适宜工艺条件。 l 实验部分主要设备：水浴锅、搅拌器、真空泵、电炉、分析天平、酸度计和实验室常用仪器。1．2 实验方法首先对铝灰进行预处理。用水洗的方法除去水溶性的盐类，以降低盐酸耗量，处理后的铝灰含氧化铝为30％左右。然后将工业盐酸与一定量的水放入反应器内，搅拌，并用水浴加热。称取100 步加人盐酸溶液中，由于反应剧烈，放热量大，应不断搅拌并随时补加水，反应时间控制在6 h～12 h，反应温度96℃，反应结束后加入一定量的水稀释物料，调节～4．5，陈化15 h～24 酸与铝灰的反应为：2 (6 H) 3H2& (6 3 3H) 应中铝的溶出、产物的水解和水解产物的聚合是交叉进行的。液体聚氯化铝制备流程见图1。 2实验结果与讨论2．1投料比[铝灰量(g)／的影响投料比对产品质量有很大影响。判断聚氯化铝质量的一个指标是盐基度，盐基度为聚氯化铝中氢氧根与铝的当量百分比，即，盐基度=[[× 100%。当盐基度为50～80时，产品的絮凝效果最佳。在盛有100 95℃左右，反应6 h～12 h。 对产品的测定表明，随着投料比增加，液体成品中氧化铝的量增加，盐基度也增加。通过对比实验，选择投料比为3：1。实验数据见表1。表1投料比与氧化铝含量和盐基度的关系2．2加水量的影响反应过程中，特别是反应前期，由于反应剧烈，水分挥发损失较大，应及时加水补充。加水量过少会造成铝灰结块，反应不完全，加水过多，则会使盐酸浓度变低，反应不宜进行，造成盐基度减小，因此加水量要适当。经实验，选用100 150 00 ．3反应时间的影响按铝灰：为3：1：3的比例改变反应时间进行实验，盐基度和氧化铝含量随反应时间的增加而增加，但当反应时间超过7 基度的变化趋‘于稳定，因此取6 验结果见表2。 表2反应时间与盐基度的关系反应时间／h 1 2 3 4 5 6 7 8盐基度／％ 25 34 40 46 49 51 53 542．4盐酸浓度的影响在其它因素不变的情况下，改变盐酸浓度进行实验，发现随着盐酸浓度的增加，盐基度增加，但酸的挥发量也增加，反应过于激烈，造成环境污染，操作困难。综合考虑，选用20％的盐酸(将31％左右的工业盐酸稀释至20％)。2．5溶液盐基度的调整聚氯化铝产品中氧化铝及盐基度都要达到标准，为此常加入少量碱性物质对以上指标进行调整，使液体聚氯化铝中氧化铝含量大于10％，盐基度为45～70。碱用量用下式确定：G=)P(B—b)／100一碱用量，kg；实际耗碱量与理论耗碱量之比，碱与氧化铝的当量之比；A——被调整溶液中氧化铝含量，％；B——成品溶液的盐基度，％；P——被调整溶液的重量，kg；b——被调整溶液的盐基度，％；n——碱的有效含量系数。加入30％液体产品的氧化铝含量为10％以上，～5．0，盐基度为50％～65％。3 结论a)通过实验，确定了以铝灰为原料，采用酸溶一步法制备聚氯化铝的工艺条件。b)本工艺具有流程短、生产设备简单、成本低等特点，用工业废渣铝灰为原料生产聚合氯化铝对于治理环境具有重要意义。
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。
食品级白色聚合氯化铝 巩义市元杰净水材料有限公司食品级白色聚合氯化铝是由氢氧化铝粉与高纯盐酸经喷雾干燥加工而成的一种白色或乳白色奶粉状精细粉末，裸露在空气中极易融化。近年来，白色聚合氯化铝已取代硫酸铝做为造纸行业的中性施胶沉淀剂。 食品级白色聚合氯化铝生产工艺 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。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。 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。 3．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，即为白色聚合氯化铝。沸腾热解法生产白色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，限制了白色聚合氯化铝的生产。 4．三氧化二铝法 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利用高岭土生产聚氯化铝的工艺流程大致分为3步；精矿焙烧活化、
聚合氯化铝的制备及其在污水上的应用 摘要： 聚合氯化铝絮凝剂在水处理中应用广泛，是水处理药剂研究的热点之一。聚合氯化铝（PAC）由于具有投加量少、絮体大、絮体沉降速度快、成本低、混凝效果好等优点，目前在国内外广泛应用于水和污水处理上。文章介绍了国内聚合氯化铝絮凝剂的制备方法，归纳了聚合氯化铝的制备技术，分析了各种制备技术的特点及对聚合氯化铝在污水处理中的应用情况进行了综合论述。 关键字：聚合氯化铝；絮凝剂；水处理技术 Abstract： Polyaluminum chloride flocculant is widely used for water treatment, and is one of the researchhotspots of water treatment reagent. Due to its low dosage，large and fast-settling resulted flocs，low cost and good coagulation effect，polyaluminium chloride（PAC）is globally applied in water and wastewater treatment.The preparation technologies of polyaluminum chloride applied in China were emphatically introduced, technologies of polyaluminum chloride preparation were summed up and their characteristics were analyzed,and the application status and research prospects of PAC in wastewater treatment. Keywords：polyaluminum; flocculant; water treatment technology 一、前言 水处理剂是工业用水、生活用水、废水处置进程中必需的化学药剂，通过运用这些化学药剂，可使水到达必一定的质量要求。即水处理药剂的首要效果是节制水垢和污泥的构成、削减泡沫、削减与水接触的资料侵蚀、除去水中的悬浮固体和有毒物质、除臭脱色、软化水质等。目前我国水处理剂的品种主要有阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、无机凝聚剂、有机絮凝剂等几大类。其中，聚合氯化铝作为一种无机高分子混凝剂，主要用于净化饮用水，还用于给水的特殊水质处理、除铁、除镉、除氟、除放射性污染、除浮油等。因此被广泛用于饮用水、工业用水和污水处理领域。 近年来，随着城镇化进度的快速推进和我国工业快速发展，带来了城镇用水和工业用水的快速激增以及我国水系污染综合治理力度的加大，水处理剂的需求量日益增长，2012
聚合氯化铝生产工艺，它主要是采用一级氢氧化铝替代普通氢氧化铝，高铝水泥替代铝酸钠对基液进行盐基度调整，在调整盐基度的步骤中增加了再次加入聚丙烯酰胺沉淀的程序，最后的步骤为三步沉淀程序。 成果介绍及技术指标 为了满足我国当前水环境治理工程的需求，抵御我国加入世贸组织后的国际技术资本，提高我国水处理药剂科技含量，促进我国环保产业发展。本项目主要技术内容为：充分利用我国丰富的铝土与铝工业资源优势，采用特有的高温低压聚合和独特喷雾干燥现代环保型工艺技术生产多品种的高效聚合氯化铝及其复合型净水剂系列产品。生产定制在5千吨/年~5万吨/年的规模化工业生产，其工艺技术水平达到国际先进。产品包括： 1、能够进入国际市场，出口创汇的新型、高效精制品聚合氯化铝絮凝剂； 2、适用我国北方低温低浊高碱度水质净化处理的聚合铝铁和聚合铝硅复合型絮凝剂； 3、适用我国特殊行业废水治理，具有高效脱色，去除COD及氮磷功能的无机与有机复合型絮凝剂系列产品，主要产品：1、高纯无铁聚合氯化铝，采用高温低压合成、脱色除杂二步法与高速喷雾干燥现代生产技术，产品品质达到国际标准。主要特性指标：Al2O3含量，液体>16％;固体>30％，碱化度:45~55%。产品用于高档纸品施胶剂、化妆及医药添加剂、陶瓷制品胶粘剂等。 2、高效精制品聚合氯化(硫酸)铝，采用高温低压合成一步法与高速喷雾干燥现代生产技术，产品品质达到饮用水聚合氯化铝国际标准。主要特性指标：Al2O3含量，液体>16％;固体>30％，碱化度:45~55%，产品主要出口。 3、高效普通型聚合氯化铝，采用高温低压合成-碱化调整二步法与高速喷雾干燥现代生产技术，产品品质优于聚合氯化铝净水剂国家标准。主要特性指标：Al2O3含量，液体12~15％;固体>3 0％，碱化度:45~85%。适用于国内自来水厂水质净化处理。 4、高效聚合氯化铝铁/铝硅复合型净水剂，采用活化复合共聚法与高速喷雾干燥现代生产技术，主要特性指标；液体：Al2O3<12％，Fe2O (SiO2)含量<5%；固体，Al2O3含量<25％，SiO2含量<10%，碱化度>50~75%。适用于低温低浊水质净化处理。 5、高效有机复合型脱色净水剂，采用聚合复配法与高速喷雾干燥现代生产技术，主要特性指标；液体：Al2O3含量<12％，有机助凝剂(脱色剂)<3%；固体，Al2O3含量á28％，脱色剂<5%，碱化度>50~75%。适用于染料、含油等工业、城市污水净化处理。 6、高效氧化除藻复合型净水剂，采用聚合复配法与高速喷雾干燥现代生产技术，主要特性指标；液体：Al2O3含量<12％，氧化助凝剂(脱色剂)<3%；固体，Al2O3含量á28％，脱色剂<5%，碱化度>50~75%。适用去除含藻污染水质净化处理。 应用范围 产品广泛用于城镇饮用水净化处理，工业废水、城市污水处理与深度处理回用过程，可有效去除水中各种有毒有害重金属与有机污染物，除浊脱色，具有显著净化处理效能，降低运行成本。产品除浊率可达95-99％，染料、造纸废水脱色率达85%以上，重金属废水去除率可达9 0％、工业、城市污水COD去除率可达80％以上，磷、氮富营养物去除率分别达到90和40％以上。 市场前景及经济效益分析 新型高效聚合铝及其复合型净水剂在城市给水和废水处理领域具有十分广泛的应用并占有重要地位。高效净水剂是城市地表水水质净化处理，工业废水(如石田，化工、电力、洗煤、印染、制革、制药、造纸、冶金，制革等行业)处理过程，尤其是工业、城市污水深度处理回用过程中不可缺少的前置处理过程，它不仅可显著去除水中各种悬浮物，而且还能有效去除水中油份、色度、COD，磷、藻等污染物，去除率达80~95％以上。近年来，随着我国社会经济的快速发展，城市和工业用水需求量迅速持续增长。预计2010年后我国城市日供水能力将突破2亿吨，达到2.4亿吨。按70％地表水净化处理，投药量0.2吨/万吨计，仅城市和工业用水处理就需要净水剂为80~100万吨/年。此外，1998年国务院<关于环境保护若干问题的决定>明确指出，
污水处理资料编程联系号I3B02B63I4I 惠州市昊美商贸有限公司 文件资料部提供 第一部详解污水处理材料 中文名》陈江聚合氯化铝（简称聚氯化铝） 英文名》Poly Aluminium Chloride 别称》PAC、聚铝、聚氯化铝 化学式》Al2Cln（OH)6-n 化学通式为》[AL2(OH)nCl6-nLm]其中m代表聚合程度，n表示PAC产品的中性程度 CAS登录号》1327-41-9;101707-17-9;11097-68-0;114442-10-3; EINECS登录号》215-477-2 熔点》190(253kPa) 水溶性》易溶于水 密度》液体≥1.12 应用》水处理 危险性符号》无 危险性描述》无 第二部陈江聚合氯化铝的内在物质与颜色区分 有三氧化二铝即氧化铝，分子式》[Al2(OH)nCl6-n·xH2O]m(m≤10，n=1～5) 为具Keggin 结构的高电荷聚合环链体形，对水中胶体和颗粒物具有高度电中和及桥联作用，并可强力去除微有毒物及重金属离子，性状稳定。 检验方法》按国际GB15892-2003标准检验。又称碱式氯化铝，聚合氯化铝简称为PAC，又称聚氯化铝、复合聚合氯化铝、碱式氯化铝。 都有哪几种颜色，市场上销售的聚氯化铝比较杂，因为每一个厂家的生产工艺和原材料不同，生产出来的颜色也有些差别，一般有白色、黄色、黄褐色这三种颜色的聚氯化铝，下面来说明下三种不同颜色用途的区别。国标范围内的二氧化铝含量27-30之间的聚合氯化铝多为土黄色到黄色淡黄色的固体粉状。这些类型的聚合氯化铝水溶性比较好，在溶解的过程中伴随电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化学变化最终生成[Al2(OH)3(OH)3]∝↓，从而达到净化目的。所以说在使用聚合氯化铝的时候，不需加其它助剂，絮凝体形成快而粗大、活性高、沉淀快、对高浊度水的净化效果明显白色聚合氯化铝因为被称为高纯无铁白色聚合氯化铝，或食品级白色聚合氯化铝，与其它聚氯化铝相比是品质最高产品，主要的原材料是优质的氢氧化铝粉、盐酸，采用的生产工艺是国内最先进的技术喷雾干燥法。白色聚合氯化铝用于造纸施胶剂，制糖脱色澄清剂、鞣革、医药、化妆品和精密铸造及水处理等多个领域。黄色聚合氯化铝的原材料是铝酸钙粉、盐酸、铝矾土，主要用污水处理和饮用水处理方面，如果用于饮用水处理原材料是氢氧化铝粉、盐酸还有稍许的铝酸钙粉，采取的工艺是板框压滤工艺或喷雾干燥工艺，由于在饮用水的处理国家对重金属方面有着严格的要求，所以不论是原材料还是生产工艺都比棕褐色聚合氯化铝要好。黄色聚合氯化铝一般采用滚筒干燥生产或喷雾塔干燥生产而成，有片状，粉状两种固态形式。棕褐色聚合氯化铝的原材料是铝酸钙粉、盐酸、铝矾土还有铁粉。生产工艺是采用滚筒干燥法，一般主要用于污水处理方面，因为里面添加了铁粉所以颜色呈棕褐色，铁粉添加的越多颜色越深，铁粉如果超过一定的量在某些时候也被称为聚合氯化铝铁，在污水处理发面有着卓越的效果。
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而成的一种无机高分子混凝剂，是比较理想的干燥方式，因此，现适于大规模生产，当然，生产规模较小的企业也可采用滚筒干燥。那么具体的生产工艺是什么呢? 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-个重要指标。而且在合成时必须进行剧烈地搅拌。 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(50-180C)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, - -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。 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。
KC020-1 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕业论文 题目聚合氯化铝生产工艺试验研究 二级学院（直属学部）：理学院 专业：化学工程与工艺班级： 学生姓名：学号： 指导教师姓职称：讲师 评阅教师姓名：职称： 2014年6月
摘要 聚合氯化铝又称碱式氯化铝，简称PAC，其化学通式为[Al2(OH)n Cl6-n],是一种无机高分子的高价聚合电解质混凝剂，是介于三氯化铝和氢氧化铝之间的水解产物，该产品有较强的架桥吸咐性能，在水解过程中，伴随发生多羟基凝聚，吸附和沉淀等物理化学过程。本研究以铝灰和盐酸为原料，用一步酸溶法制备聚合氯化铝，探讨了投料比、加水量、盐酸浓度、反应时间、反应温度等对聚合氯化铝产品的影响，以及所制聚合氯化铝对废水的处理效果。 关键词铝灰酸溶聚合氯化铝净化
Abstract The PAC also known as basic aluminum chloride, referred to as the PAC, the chemical formula for the[Al2(OH)n Cl6-n], is an inorganic high polymer electrolyte polymer coagulation agent, is between Aluminum chloride and aluminum hydroxide hydrolysis products between the product has a strong bridge adsorption properties, in the hydrolysis process, with many hydroxyl condensation occurs, adsorption and precipitation of other physical and chemical processes. Introduced to the aluminum dust and hydrochloric acid as raw material, aluminum chloride prepared by step method of acid. Discussed the feed ratio, amount of water, hydrochloric acid concentration, reaction time and reaction temperature on the impact of PAC products, which had been obtained in the PAC on the effect of wastewater treatment. Keywords: aluminum gray ; acid soluble;PAC;purification
新景牌聚合氯化铝液体制作方法 将盐酸、水按一定比例投加于一定量铝灰中，在一定温度下充分反应，并经过若干小时熟化后。放出上层液体即得聚合氯化铝液体产品。铝反应为放热反应，如果控制好反应条件如盐酸浓度和量，水量及投加速度和顺序，就可以充分利用铝反应放出的热量，使反应降低对外加热量的依赖度，甚至不需外加热源而通过自热进行反应，控制其盐基度至合格。 1、碱溶法 先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液，再用盐酸调pH值，制得聚合氯化铝溶液。这种方法的制得的产品外观较好，水不溶物较少，但氯化钠含量高，原材料消耗高，溶液氧化铝含量低，工业化生产成本较大。 2、中和法 该法是先用盐酸和氢氧化钠与铝灰反应，分别制得氯化铝和铝酸钠，再把两种溶液混合中和．即制得聚合氯化铝液体。用此方法生产出的产品不溶物杂质较少，但成本较高。先用盐酸与铝箔反应，再把得到的氯化铝分为两部分，一部分用氨水调节pH值至6～6．5．得到氢氧化铝后。再把另一部分氯化铝加入到氢氧化铝中使其反应。得到聚合氯化铝液体产品，干燥后得到固体产品，据称产品的铝含量和盐基度等指标都很高。 3、原电池法 该工艺是铝灰酸溶一步法的改进工艺，根据电化学原理．金属铝与盐酸反应可组成原电池，在圆桶形反应室的底部置人用铜或不锈钢等制成的金属筛网作为阴极，倒人的铝屑作为阳极，加入盐酸进行反应，最终制得PAC。该工艺可利用反应中产生的气泡上浮作用使溶液定向运动，取代机械搅拌，大大节约能耗。 缺点及不足 该法具有反应速度快，投资设备少，工艺简单，操作方便等特点，产品盐基度和氧化铝含量较高，因而该法在国内被普遍采用。但此工艺对设备腐蚀较严重，生产出的产品杂质较多，特别是重金属含量容易超标，产品质量不稳定。
聚合氯化铝的合成方法 聚合氯化铝(PAC)是近年来在水处理领域研究和应用较多的无机高分子絮 凝剂。PAC在去除浊度和天然有机物时具有碱度消耗小、处理成本低廉、受温 度影响小和污泥产量较少的优点而被广泛地应用于生活饮用水、工业给水处理、工业废水和生活污水的净化处理。另外在铸造、医药、制革、造纸等方面也得 到广泛地应用。目前生产聚合氯化铝的方法较多，现介绍几种较流行的合成方法。 1 聚合氯化铝的合成原料 聚合氯化铝的合成原料很多，根据原料的来源，可大致分为3类：1) 含铝矿石包括铝土矿、高岭土、黏土、煤矸石、焦宝石、明矾石等；2)工业废 物包括铝屑、铝灰、铝渣、废铝箔、三氯化铝废水等；3)化工产品及中间体包 括结晶氢氧化铝、三氯化铝、铝酸钠等。 2 聚合氯化铝的合成方法 PAC的合成方法按照原料的不同，可分为金属铝法、活性氢氧化铝法、 三氧化二铝法、氯化铝法等。也可按照生产工艺的不同分为酸法、碱法、中和法、热解法、加压反应法、混凝胶法、电渗析法、电解法等。本文主要介绍聚 合氯化铝的各种生产方法及主要工艺。 2.1 金属铝法 采用金属铝法合成PAC的原料主要为铝加工的下脚料，如铝屑、铝灰 和铝渣等。在工艺上可分为酸法、碱法、中和法3种。由于碱法生产工艺难度 较高，设备投资较大且用碱量大，还要大量盐酸中和至pH：4-5，成本较高， 现阶段其应用受到一定限制，所以不作过多地介绍。
2.1.1 酸法 酸法具有反应速度快、设备投资少、工艺简单、操作方便等优点，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，设备腐蚀较严重。 以铝灰为例简要介绍其生产工艺。铝灰主要成分为铝，其生产工艺流程，见图1。此法工业生产多利用铝厂下脚料、机械加工废铝屑等。生产时经净化处理，控制投料比例、投料速度及酸浓度，可以进行自发热反应得到适宜的产品。 2.1.2 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PAC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。生产工艺流程见图2。 2.2氢氧化铝法 氢氧化铝纯度高，合成的PAC重金属含量较低，但是由于氢氧化铝的酸溶性较差，一般采用加热加压酸溶的生产工艺。这种工艺相对比较简单，但生产的聚合氯化铝的盐基度较低，因此一般采用氢氧化铝加温加压酸溶和铝酸钙矿粉中和聚合等两道工序。工艺流程见图3。 2.3 三氧化二铝法 含三氧化二铝的原料主要有三水铝石、铝钒土、高岭土、煤矸石等。该生产工艺可分为两步：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PAC。工艺流程见图4。 2.4 氯化铝法