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国内几种流行聚合氯化铝生产工艺比较

来源:巩义市大千净化材料有限公司 发布时间:2017-11-21 14:05:42

  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)nCl6-n+H2↑

  nH2O+n/8Al+(2-n/3)AlCl3=Al2(OH)nCl8-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)nCl6-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+nNaOH=Al2(OH)nCl6-n+nNaCl

  n/2H2O+2AIC13+n/2CaCO3=Al2(OH)nCl6-n+n/2CaCl2+n/2CO2

  (8-n)AlCl3+nNaAl(OH)4=4Al2(OH)nCl6-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。您可能喜欢国内大型聚合氯化铝企业生产工艺


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