提高聚合氯化铝盐基度方法的研究
,同时给出了各轴料问的定量关摹.完全可以
指导生产.
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1简介
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AI(0H)珏,AI.(0H)彗的0.(0H)等含量
不断增多.聚合铝离子具有较强的架桥絮凝能力【l],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.
根据不同的古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Al0的溶出困难,即使加压溶解,Al0的含量也不高,一次酸溶法聚合
铝盐基度仅在2o%～4o,很难达到鲫以上.
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.恻如可将聚合铝的盐
基度由33提高到50,方程式如下:
收稽日期:l905一O6O6
7O山束建筑工程学院
Alz(OH)zCl.+NaOH—AIz(OH)3CIa+NaCl(1)
2AI2(OH)l+Nao+H:O一2AI(OH)3Cl+2NaCI+COl(2)
2AIz(OH)zCl.+Ca(OH):一A12(OH)aCI3+CaC12(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,l0.5,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
景就越小,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.
铝酸钠是一种含铝的弱碱,也可以用来调整聚合氯化铝的盐基度[s]: 25Alz(OH)2Cl.+NaAI(OH)’一3A1(OH)3C13+NaCI(4)
由上述反应可知,利用铝酸纳调整可将聚合氯化铝的产量提高16.7%,而副产物氯化钠
的量仅是氢氧化钠和碳酸钠的40.因此用铝酸钠调整盐基度是比较理想的.
低盐基度聚合氯化铝褡液仍是一种酸性比较强的液体,它可以与铝屑发生作用,生成氢气
和高盐基度聚合氯化铝,反应方程式如下
A12(OH)tcls一.+2reAl+6mH—呻-A2撕(OH)计6ICl5一+3mH2十(5) 调整后的盐基度为
=x100%(6)
利用铝屑可以将盐基度调整到75%,同时不会将任何副产物引入产品,既可以提高盐基度,也
可以增加氧化铝含量在采用此法时,必掰妥善处理好氢气的排放,以免引起爆炸.
3物料计算与调整方法
设低盐基度聚合氯化铝的指标为:Al0为18,盐基度为4O,根据聚合氯化铝的分
子式A1(OHLCIh可知B=n/6x100%=40%,则n=2.4.因此分子式为AI2(OH).CI6,
根据盐基度定义和方程式(5),在达到要调整的盐基度时,物料的定量反应关系式按(6)式
计算:
液与150g铝屑反应,根据方程式(8)可以计算,上述藩液中含聚台氯化铝的量
为:
A12(OH)t’Cl¨+2reAl+6巩HzO—AIt+坤(OH)t’+6mCI’+3,,lH2千(8)
1000×18%×;芎/(2×27)一1.765moi
按方程式(8)反应时:
m=叉号=L.574m01
则=筹×lOO%=76.7%
在调整盐基度时对于定量的聚合氯化铝,即可以计算达到所需盐基度时投加铝屑的量,也
可以预测加定量铝月话最终反应产物的盐基度.理论计算值与实际加铝定值间误差不超过
1,调整聚合铝盐基度时应加适量的水,控制最终产品中三氧化二铝的豫度不要超过20,
浓度过大容易出现混浊沉淀.
4结论
利用铝屑法提高聚合氯化铝的盐基度具有操作简单,容易控错,铝属利用率高,高盐基度
产品稳定性高等特点,可以广泛用于低盐基度产品的性能提高.
参考文献
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山东建筑工程学院1g96萍THESTUDYOFRAISINGALKALINITY OFPOLYALUMINIUMCHLORIDE
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(Dept.ofUrbanConstructionEngineering)
Abstl-actAtheoretica1analysisand~0ntra8tofpossibilityofraisingalkalinity of
Do1valuⅢiniumchloridewithsodiumhydroxide,calciumhydroxide?sodium carbonateor3odiumaluminatewascarriedOUt.Thestresswasonmakinguseof aIurniniumDowderwhichcanincreaseeffectiveingredientofpolyaluminium chloride.andthematerlalbalancerelationshipwaspresented,whichcanguide production.
KeyWordspolyaluminiumchloride;alkalinity;coagulant