聚合氯化铝絮凝剂的制备技术研究现状与进展

工业、生产

18 2019年第12期

在有机氟化工生产过程中，如二氟一氯甲烷、三氟甲烷、偏氟乙烯、四氟乙烯等工艺合成过程中均会产生大量的副产盐酸，通常浓度为10%～35%，例如一个万吨级的四氟乙烯装置每年会伴随产出数十万吨的含氟盐酸副产物，因该类盐酸中含有大量氟离子，通常浓度高达1000～3000ppm，氟离子在盐酸中以氢氟酸形式存在，对下游使用会严重腐蚀设备、管道和仪器，不经过处理就很难得到利用，如果将这些盐酸直接排放，不但会造成环境污染，而且也是资源的严重浪费，即使是经过中和处理达标排放也会造成大量的成本投入。为提升含氟副产盐酸的综合利用，将其合成制作聚合氯化铝，以达到增值效果。聚合氯化铝是一种净水材料，为无机高分子混凝剂，英文缩写为PAC，因化学结构中氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。聚合氯化铝的结构由形态多变的多元羧基络合物组成，絮凝沉淀速度快，适用pH值范围宽，对管道设备无腐蚀性，净水效果明显，能有效支除水中色质SS、COD、BOD及砷、汞等重金属离子，该产品广泛用于工业用水和污水处理领域。1 合成方法1.1 原料及方法1.1.1 原材料含氟盐酸：HCL 10%～20%，[F]- 含量1000ppm，福建三农新材料有限责任公司生产。铝酸钙：主要成分AL2O3≥50％，CaO 27％~35％，过滤时间10min，酸不溶物≤20％，质量符合GB/T 29341—2012 水处理剂用铝酸钙标准，巩义市威达有限公司生产。氢氧化铝：AL（OH）3≥99％，水分<0.2%，中国铝业山东分公司生产。铝矾土：主要成分AL2O3>80％，Ca0 <0.8％，Fe2O3>2.8%，巩义市兴松矿业公司。1.1.2 主要生产设备表1为主要生产设备。表1 主要生产设备序号设备名称规格型号数量备 注1反应池DN4000×4000，V=50m32带搅拌装置2酸解池DN4000×2500，V=31m313压滤机厢式隔膜压滤机250㎡24成品池4000×4000×4000，V=64m32含半成品池5喷雾干燥塔LPG-200016尾气吸收系统φ1600×800011.1.3 工艺方法及流程合成反应分两步完成，首先利用含氟盐酸与氧化铝等反应，生成氯化铝溶液，再加入铝酸钙进行聚合反应生成聚氯化铝。盐酸中氟离子通过和反应体系中的钙离子结合生产氟化钙，氟化钙是氟石或称萤石的主要成分，在水中溶解度极小，18℃时100g水中只溶解0.0016g，氟化钙在盐酸中不会分解，以沉淀物或胶状物形式析出，再通过压滤机变成固体滤渣分离出。2F- + Ca2+ CaF2 ↓聚氯化铝反应方程式如下：Al2O3+ 6HCl AlCl3+ 3H2OAlCl3+Ca（AlO2）2 = Al2（OH）n Cl6-n将盐酸由泵输入反应池中，加入一定量氧化铝加热与之反应，使其游离氯充分结合成三氯化铝，控制反应温度在90~100℃之间，搅拌2~3h，再加入铝酸钙聚合反应，经压滤机压滤得液体产品，液体送喷雾干燥得固体产品。固体聚氯化铝滤渣与盐酸进行反应，将未反应完全的铝酸钙及夹杂的聚氯化铝进行解聚，再通过固液分离生成溶液及酸性硅渣，硅渣进一步与石灰水中和即得中性硅渣，溶液返回至反应池，加热升温后，投加入铝酸钙粉聚合反应，过滤前需要取样做抽滤测试，测试合格后进入过滤分离操作，测试不合格物料则继续保温反应2h后，将物料打至沉淀池进行沉淀。将液体聚氯化铝通过雾化器送入喷雾干燥塔，与氟化工副产盐酸回收利用制作聚氯化铝工艺研究程伟 詹彬彬 郑新沐福建三农新材料有限责任公司 福建 三明 365000摘要：利用氟化工生产过程中的含氟副产盐酸和铝酸钙、氢氧化铝等反应制取聚氯化铝，不仅能有效对氟离子进行脱除，而且生成的聚合氯化铝在净水剂行业有广阔的应用前景。关键词：氟化工 副产盐酸 聚氯化铝 回收利用Study on the Process of Making Polyaluminum chloride by-Product Hydrochloric acid From Fluorine Chemical IndustryCheng Wei，Zhan Binbin，Zheng XinmuFujian Sannong New Material Co.，Ltd.，Fujian 365000Abstract：Polyaluminum chloride was prepared by reaction of by-product hydrochloric acid，calcium aluminate，aluminum hydroxide，etc.This method can not only remove fluorine ion effectively，but also produce polyaluminum chloride which has great use in water purification industry.Keywords：Fluorine chemical industry；by-product hydrochloric acid；Polyaluminum chloride；recycle 19 2019年第12期工业、生产热风炉出来洁净的热风接触，使物料水分挥发成水汽，液滴即干燥为固体粉状颗粒，再经过旋风分离器将固体粉状颗粒与水汽分离。固体收集计量包装即为固体聚氯化铝成品，水汽经过碱洗后，通过烟囱外排大气中。生产工艺流程简图见图1：图1 生产工艺流程图通过调整反应温度、时间，控制固体产品盐基度>40%，氧化铝含量>28%。盐基度是聚合氯化铝最重要的目标之一，与絮凝作用有非常重要的关系，反应的液料盐基度控制对氢氧化铝的溶出率有很大影响，盐基度高，盐酸投加量相对不足，原料的溶出率低；盐基度低，盐酸投加量相对过量，原料溶出率相对较高，但酸耗偏高会影响到产品的成本控制。因此，控制好一步反应液的盐基度，提升氢氧化铝的有效利用。以一套常规10000t/a氟利昂二氟一氯甲烷生产装置计，年产副产盐酸31%为25000t，吨产品固体聚氯化铝消耗盐酸2.55t，则可产生9800吨聚氯化铝产品，可以创造近千万的经济效益。2 结束语本方法通过把含氟废酸转化为水处理剂聚氯化铝，不但从根本上解决氟化工生产过程中因含氟废酸难以消化导致的“瓶颈”问题，而且可以变废为宝，综合利用，所生产出来的高含量高品质聚氯化铝产品质量稳定，液体产品的氧化铝含量达到14％以上，经喷雾干燥固体产品的氧化铝含量达到30％以上，完全符合工业给水、废水和污水及污泥处理用水处理剂质量标准。作者简介程伟（1981-），男，工程师，主要从事氟化工技术研究和应用工作。

第１７卷第４期　

２００　８年１　２月　河南教育学院学报（自然科学版）　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅｎａｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　Ｖ０１．１７　Ｎｏ．４　

Ｄｅｅ．２００８　

无机高分子絮凝剂的研究进展与应用　

吴　杰，马同森，张成丽　

（河南大学化学化工学院，河南开封４７５００４）　

摘要：无机高分子絮凝剂是一类新型的水处理药剂，本文将目前已经开发的无机高分子絮凝剂的分为聚合铝、聚合铁、聚合硅　酸金属盐类、复合型无机高分子絮凝剂四类，并介绍了其原理、制备方法和在水处理领域的应用，最后对其发展前景进行了展望．　关键词：无机高分子絮凝剂；进展；应用　中图分类号：Ｘ７０３．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—０８３４（２００８）０４—００２０—０５　

城市用水和工业废水处理工艺中，混凝过程（混合、凝　

聚、絮凝）是应用最普遍的关键环节之一．它决定着后续流程　

的运行工况、最终出水质量和成本费用，因而成为环境工程　

中重要的科技研究开发领域　．近年来，由于水资源短缺及　

水污染的日益严重，增加了水处理和废水处理后重复利用的　

难度与处理成本，推动了混凝技术的发展，使混凝方法在给　

水处理和废水处理中得到了广泛的应用．由于我国是水资源　

比较匮乏的国家，随着经济的迅猛发展，人口增长和工业化　

进程的加快，环境污染日趋严重，污水排放总量逐年增高，环　

境污染治理力度加大，因此，水处理药剂的市场需求量迅速　

增长，水处理药剂技术不断发展，产品应用范围逐年扩展．而　

新型、高效水处理药剂始终是水处理环保产业技术领域中重　

点发展的支柱产业，也是水工业与水污染治理工程技术与设　

备创新发展的基础产业　．　

无机高分子絮凝剂（Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓ，ＩＰＦ）　

是一类新型的水处理药剂，上世纪６Ｏ年代后在世界上发展　

起来．由于这类化合物与历来的水处理药剂相比在很多方面　

第２０卷第５期　２　０　０　７年１　０月　污　染　防　治　技　术　Ｐ０ＬＬＵＴ１０Ｎ　Ｃ０ＮＴＲ０Ｌ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．２０．Ｎｏ．５　０ｃｔ．．２　０　０　７　

新型聚铝絮凝剂的制备和形态分布研究水　

吴彦瑜。　

（广西师范学院化学系，　陈文纳　

广西南宁５３０００１）　

摘　要：制备了一种新型的改性增效聚合铝类多核无机高分子絮凝剂聚合氯化铝锌（ＰＡＺＣ）。通过Ａ１一Ｆｅｒｒｏｎ逐时络　合比色法，对ＰＡＺＣ溶液的形态分布进行了考察，研究了不同碱化度（Ｂ）和不同Ａ１／Ｚｎ摩尔比和陈化时间对ＰＡＺＣ形态分布　

的影响。结果表明，将ｚｎ引入ＰＡＣ并非是简单的混合，而是发生了一定的相互作用，表现在ＰＡＺＣ中铝形态分布取决于　Ａ１／Ｚｎ摩尔比、碱化度Ｂ及陈化时间等因素。　

关键词：聚合氯化铝锌；形态分布；Ｆｅｌｏｎ逐时络合比色法　

中图分类号：ＴＱ０８５　文献标识码：Ａ　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ａ　

Ｎｅｗ　Ｐｏｌｙａｌｕｍｉｎｕｍ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ　

ＷＵ　Ｙａｎ—ｙｕ．　ＣＨＥＮ　Ｗｅｎ—ｎａ　

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ　５３０００１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｅｗ　ｍｕｈｉｃｏｒｅ　ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ｐｏｌｙａｌｕｍｉｎｕｍ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ　ｎａｍｅｄ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｚｉｎｃ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＰＡＺＣ）ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ．Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｂａｓｉｃｉｔｙ、Ａ１／Ｚｎ　ｍｏｌａｒ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ａｇｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｂｙ　ｆｅｌｏｎ—ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎ　ｔｉｍｅｄ　ｓｐｅｅｔｒｏｐｙｏｔｏｍｅｔｒｙ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ＰＡＺＣ　ｗａｓ　ｎｏｔ　ａ　ｓｉｍｐｌｅ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｏｆ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｂｕｔ　ａ　ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎ　ｆｏｒｍｅｄ　ｂｙ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｉｎｇ　Ａ１　ａｎｄ　Ｚｎ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ　ｄｅｐｅｎｄｅｄ　ｏｎ　ｓｕｃｈ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｓ　ｂａｓｉｃｉｔｙ、Ａ１／Ｚｎ　ｍｏｌａｒ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ａｇｉｎｇ　ｔｉｍｅ．　

复合絮凝剂聚合氯化铝-壳聚糖中铝形态分布的研究

田鹏;王莉;邓红霞;冯贵颖

【期刊名称】《西北农林科技大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2006(034)009

【摘 要】制备了无机-有机天然高分子复合絮凝剂聚合氯化铝-壳聚糖(PAC-CTS),并采用Al-Ferron逐时络合法研究了壳聚糖(CTS)的粘度(ηCTS)、含量(C)和聚合氯化铝(PAC)的碱化度(B)对无机-有机天然高分子复合絮凝剂PAC-CTS中铝形态分布的影响.结果表明,当B值为1.5和ηCTS值为100 mPa·s时,PAC-CTS与Al-Ferron试剂反应速率最高;随着C值的增加,小分子的Al(Ⅲ)聚合物含量越小,PAC-CTS与Al-Ferron试剂反应速率也越低.从PAC-CTS中Alb含量可推断PAC-CTS(B=1.5,ηCTS=800mPa·s,C=0.05 g/g)的絮凝效果应最佳.

【总页数】4页(P183-186)

【作 者】田鹏;王莉;邓红霞;冯贵颖

【作者单位】西北农林科技大学,生命科学学院,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,生命科学学院,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,生命科学学院,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,生命科学学院,陕西,杨凌,712100

【正文语种】中 文

【中图分类】X703.5

【相关文献】 1.聚合氯化铝和改性聚合氯化铝中铝形态分布研究 [J], 王莉娜;方柏

2.聚合氯化铝-壳聚糖复合絮凝剂的制备及其铝形态分布 [J], 王郑;仲米贵;黄雷;薛侨;林子增;陈蕾

3.聚合氯化铝和改性聚合氯化铝中铝形态分布研究 [J], 王莉娜;方柏

4.聚合氯化铝/壳聚糖复合絮凝剂在活性污泥中的调理作用 [J], 刘秉涛;娄渊知;徐菲

5.交联壳聚糖与聚合铝复合絮凝剂制备中铝形态分析 [J], 袁鹰

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