聚合氯化铝合成及用途

聚合氯化铝合成及用途

一、合成工艺分类和特点

1.滚筒式 铝含量一般，水不溶物高，多用于污水处理。

2.板框式 铝含量高，水不溶物低，用于市政污水处理和生活污水处理。

3.喷雾干燥 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。在同样水质的情况下，喷雾干燥聚合氯化铝投加量减少，尤其在水质不好的情况下，喷雾干燥产品投量与滚筒干燥相比，可减少一半，成本低，强度小。此外，喷雾干燥产品可保证安全性，事故少，对居民饮用水非常可靠。

二、合成方法

① 金属铝法 主要以铝加工的下脚料（如铝屑、铝灰和铝渣等），按一定配比缓慢加入盐酸，在搅拌下进行反应，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，控制pH值时较费原料，成本较高；用的最多的是中和法，只要控制好配比，一般都能达标。

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。这种方法应用最为普遍。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。

三、作用过程及性能

作用

聚（合）氯化铝其絮凝作用表现如下：

1.水中胶体物质的强烈电中和作用。

2.水解产物对水中悬浮物的优良架桥吸附作用。

3.对溶解性物质的选择性吸附作用。

性能

1.净化后的水质优于传统絮凝剂，净水成本与之相比低15－30%。

2.絮凝体形成快、沉降速度快，处理能力大。

3.对水体碱度消耗低于各种无机絮凝剂，因此可不投或少投碱剂。

4. 适应宽pH范围，源水pH 5.0-9.0范围均可凝聚。

5.腐蚀性小，操作条件好。

6.溶解性优于硫酸铝。

7.处理时水体盐分增加少，有利于离子交换处理和高纯制水。

8.对源水温度的适应性优于硫酸铝等无机絮凝剂。

       聚合氯化铝的净水过程一般分为三个阶段。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，要求水流能产生激烈的湍流。然后进入絮凝阶段，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，要求水流缓慢，为提高效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。

四、净水原理

       压缩双电层

       胶团双电层的构造决定了在胶粒表面处反离子的浓度最大，随着胶粒表面向外的距离越大则反离子浓度越低，最终与溶液中离子浓度相等。当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度减小。当两个胶粒互相接近时，由于扩散层厚度减小，ξ电位降低，因此它们互相排斥的力就减小了，也就是溶液中离子浓度高的胶间斥力比离子浓度低的要小。胶粒间的吸力不受水相组成的影响，但由于扩散减薄，它们相撞时的距离就减小了，这样相互间的吸力就大了。可见其排斥与吸引的合力由斥力为主变成以吸力为主(排斥势能消失了)，胶粒得以迅速凝聚。这个机理能较好地解释港湾处的沉积现象，因淡水进入海水时，盐类增加，离子浓度增高，淡水挟带胶粒的稳定性降低，所以在港湾处粘土和其它胶体颗粒易沉积。

       根据这个机理，当溶液中外加电解质超过发生凝聚的临界凝聚浓度很多时，也不会有更多超额的反离子进入扩散层，不可能出现胶粒改变符号而使胶粒重新稳定的情况。这样的机理是藉单纯静电现象来说明电解质对胶粒脱稳的作用，但它没有考虑脱稳过程中其它性质的作用(如吸附)，因此不能解释复杂的其它一些脱稳现象，例如三价铝盐与铁盐作混凝剂投量过多，凝聚效果反而下降，甚至重新稳定；又如与胶粒带同电号的聚合物或高分子有机物可能有好的凝聚效果：等电状态应有最好的凝聚效果，但往往在生产实践中ξ电位大于零时混凝效果却最少等。

       实际上在水溶液中投加混凝剂使胶粒脱稳现象涉及到胶粒与混凝剂，胶粒与水溶液，混凝剂与水溶液三个方面的相互作用，是一个综合的现象。