聚合氯化铝的合成方法有很多种,按照原材料的不同,可分为金属铝法、活性氢氧化铝法、三氧化二铝法、氯化铝法、碱溶法等。
①金属铝法。采用金属铝法合成聚合氯化铝的原料主要为铝加工的下脚料,如铝屑、铝灰和铝渣等。由铝灰按一定配比在搅拌下缓慢加入盐酸进行反应,经熟化聚合、沉降制得液体聚合氯化铝,再经稀释过滤,浓缩,干燥制得。在工艺上可分为酸法、碱法、中和法3种。酸法主要是用HCl,产品质量不易控制;碱法生产工艺难度较高,设备投资较大且用碱量大,pH值控制费原料,成本较高;用的多的是中和法,只要控制好配比,一般都能达到国家标准。②氢氧化铝法。氢氧化铝粉纯度比较高,合成的聚合氯化铝重金属等有毒物质含量低,一般采用加热加压酸溶的生产工艺。这种工艺比较简单,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再加上铝酸钙矿粉中和两道工序。
③三氧化铝法。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: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。
④氯化铝法。采用氯化铝粉为原料,加工聚合氯化铝。这种方法应用为普遍。可用结晶氯化铝于170℃进行沸腾热解,加水熟化聚合,再经固化、干燥制得。
⑤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。这种方法制得的产品颜色外观较好,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。
①在操作上,聚合氯化铝的净水过程一般分为三个阶段。这三个阶段分别是凝聚阶段、絮凝阶段和沉降阶段。凝聚阶段在药液注入混凝容器与原水快速混凝时会在极短时间内形成微细矾花,此时水体变得更加浑浊,它要求水流能产生激烈的湍流。然后聚合氯化铝进入絮凝阶段,絮凝阶段是矾花成长变粗的过程,要求适当的湍流程度和足够的停留时间(10~15min),至后期可观察到大量矾花聚集缓缓下沉,形成表面清晰层。当絮凝剂处于沉降阶段时,它是在沉降池中进行的絮凝物沉降过程,要求水流缓慢,为提率一般采用斜管或板式沉降器,大量的粗大矾花被斜管(板)壁阻挡而沉积于池底,上层水为澄清水,剩下的粒径小、密度小的矾花一边缓缓下降,一边继续相互碰撞结大,至后期余浊基本不变。
②聚合氯化铝须保存在干燥、防潮、避热的地方(<80℃切勿损坏包装,产品可长期储存)。
③聚合氯化铝产品溶解才能使用,溶解设备和加药设施应采用耐腐蚀材料。
④聚合氯化铝的液体产品有效储存期为半年,固体产品有效储存期为两年,固体产品受潮后仍然可使用。
吸附架桥作用机理主要是指高分子物质与胶粒的吸附与桥连。还可以理解成两个大的同号胶粒中间由于有一个异号胶粒而连接在一起。高分子絮凝剂具有线性结构,它们具有能与胶粒表面某些部位起作用的化学基团,当高聚合物与胶粒接触时,基团能与胶粒表面产生特殊的反应而相互吸附,而高聚物分子的其余部分则伸展在溶液中,可以与另一个表面有空位的胶粒吸附,这样聚合物就起了架桥连接的作用。假如胶粒少,上述聚合物伸展部分粘连不着第二个胶粒,则这个伸展部分迟早还会被原先的胶粒吸附在其他部位上,这个聚合物就不能起架桥作用了,而胶粒又处于稳定状态。高分子絮凝剂投加量过大时,会使胶粒表面饱和产生再稳现象。已经架桥絮凝的胶粒,如受到剧烈的长时间的搅拌,架桥聚合物可能从另一胶粒表面脱开,重又卷回原所在胶粒表面,造成再稳定状态。
聚合物在胶粒表面的吸附来源于各种物理化学作用,如范德华引力、静电引力、氢键、配位键等,取决于聚合物同胶粒表面二者化学结构的特点。这个机理可解释非离子型或带同电号的离子型高分子絮凝剂能得到好的絮凝效果的现象。
沉淀物网捕机理
当金属盐(如硫酸铝或氯化铁)或金属氧化物和氢氧化物(如石灰)作凝聚剂时,当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物[如Al(OH)3、Fe(OH)3、Mg(OH)2]或金属碳酸盐(如CaCO3)时,水中的胶粒可被这些沉淀物在形成时所网捕。当沉淀物是带正电荷(Al(OH)3及Fe(OH)3在中性和酸性pH范围内)时,沉淀速度可因溶液中存在阴离子而加快,例如硫酸根离子。此外水中胶粒本身可作为这些金属氧氧化物沉淀物形成的核心,所以凝聚剂佳投加量与被除去物质的浓度成反比,即胶粒越多,金属凝聚剂投加量越少。
a、净化后的水质优于硫酸铝絮凝剂,净水成本与之相比低15-30%。
b、絮凝体形成快、沉降速度快,比硫酸铝等传统产品处理能力大。
c、消耗水中碱度低于各种无机絮凝剂,因而可不投或少投碱剂。
d、适应的源水pH5.0-9.0范围均可凝聚。
e、腐蚀性小,操作条件好。
f、溶解性优于硫酸铝。
g、处理水中盐分增加少,有利于离子交换处理和高纯制水。
h、对源水温度的适应性优于硫酸铝等无机絮凝剂。
聚合氯化铝形态分为两种
a、液体聚合氯化铝是未干燥的形态,有不用稀释,装卸使用方便,价格相对便宜的优点,缺点是运输需要罐车,单位运输成本增加(每吨固体相当于2-3吨液体),比较适合于100公里内的用户。
b、固体聚合氯化铝是液体聚合氯化铝干燥后的形态,有运输方便的优点,不需要罐车,缺点是使用时还需要稀释,增加工作强度。
工艺分类编辑 播报
a,滚筒式聚(合)氯化铝 铝含量一般,水不溶物高,多用于污水处理。
b,板框式聚(合)氯化铝 铝含量高,水不溶物低,用于市政污水处理和生活污水处理。
c,喷雾干燥聚(合)氯化铝 铝含量高,水不溶物低,溶解速度快.用于饮用水及更高标准水处理。