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国内聚合氯化铝制作过程中存在的难点问题及解决建议

来源:北京北科 时间:2010-06-29 点击次数:

    我国对聚合氯化铝研究较晚,但发展迅速,随着聚合氯化铝的广泛应用,对其研究也需深化。国内虽对聚合氯化铝中铝离子水解形态研究了多年,但仍未取得一致共识,汤鸿霄等学者认为Alb 为最佳组分,其含量越高,絮凝效果越好,但也有学者认为Alb 并不是决定混凝效果的首要因素,这方面是近几年的研究热点,也是难点,需进一步研究;由于聚合氯化铝确切形态复杂,目前用盐基度反映其聚合程度和絮凝效果,而没有考虑钙、铁、硅等离子参与聚合对盐基度计算的影响,而上述离子一般对絮凝效果有着促进作用,这些难点都需深入研究。国内PAC 工业在产品制备中,主要存在以下难点问题。
1、产品纯度问题
    氧化铝含量是聚合氯化铝产品的重要指标,通常认为其含量越高、纯度越高,说明品质愈好,我国聚合氯化铝行业中,除少数企业能生产部分系列产品及专用产品外,大多数企业都是以铝土矿、铝酸钙和副产盐酸生产单一的低品质聚合氯化铝产品,生产规模小,技术含量低,产品有效成分氧化铝含量低、杂质多,而高效、廉价的复合型聚合铝盐和高纯度聚合氯化铝产品很少,满足不了市场需求,特别是满足不了造纸工业对高纯度聚合氯化铝产品的需要。这方面既是难点,也是研究热点之一。因此,企业应该避免短期投资行为,应积极推广新工艺技术,提高生产技术水平,同时需加大新产品开发力度。
2、不溶物的问题
    国家标准对市售聚合氯化铝的不溶物含量作了明确规定,因国内企业一般选用矿物作为原料,而矿物等原材料一般成分复杂,并需经过破碎等加工成粉末,且粉末越细,氧化铝溶出率越高,但是相应不溶物等杂质也就越难沉淀。因此如何有效降低不溶物是聚合氯化铝生产急需解决的难点问题。解决方案除合理加工矿物和选择工艺外,固液分离效果与不溶物含量有直接联系,合理的分离方法选择也是重要的环节之一,常用固液分离方法有:①自然沉淀法,但通常需要时间长,不适用占地面积小的厂家。② 板框压滤机压滤,但投资大,能耗高。③ 投加聚丙烯酰胺等助凝剂,控制好投加量,通常会取得较好的效果。
3、盐基度问题
    盐基度越高通常产品的絮凝作用越好,一般可在低盐基度产品中投加铝屑、铝酸钠、碳酸钙、碳酸铝、氢氧化钠凝胶、石灰等来提高盐基度。若考虑到不引入重金属和其它杂质,一般采用加铝屑和铝酸钠的方法,但成本要高于铝酸钙和铝灰,目前国内较多企业采用铝酸钙调整盐基度。
重金属等有害离子的去除问题
某些原料中重金属等有害离子含量很高,可以在酸溶过程中加入硫化钠、硫化钙等硫化物,使有害离子生成硫化物沉淀而去除;也可以考虑用铝屑置换和活性炭吸附的方法去除重金属等有害离子。
4、盐酸投加量问题
    制备聚合氯化铝方法很多,但实现一定规模工业化生产的是酸溶法和碱溶法,其中由于生产成本、氧化铝溶出率等问题,酸溶法实际应用较碱溶法多,而酸溶涉及到盐酸浓度、盐酸投加量等问题。盐酸浓度越高,氧化铝溶出率越大,但盐酸挥发也就越厉害,故要合理配置盐酸浓度,质量分数通常为20% 左右;盐酸投加量少,氧化铝溶出率低,而投加量大时,制备出的聚合氯化铝盐基度低、腐蚀性强,运输困难,故需合理投加盐酸量。
    聚合氯化铝在国内外是发展较快的精细化工产品,在水处理中是一种高效的絮凝剂,其研发对水处理及精细化工具有重要意义。目前在产品开发上有两个方向,一是开发新材料制备聚合氯化铝产品,以铝屑、铝灰及铝渣等原料制备聚合氯化铝产品,工艺较为简单,早期发展较为迅速,但近年来由于含铝屑、铝灰等含铝材料的价格上涨,以及利用其生产其它具有更高价值的含铝产品的出现,用此原料生产聚合氯化铝已日益减少。以氢氧化铝、氯化铝为原料生产成本太高,故目前国内一般采用含铝矿物为原料制备聚合氯化铝。近年来利用工业生产的废弃物(粉煤灰、煤矸石)作为原材料的研究应引起足够重视,利用工业废弃物作为原料来生产聚合氯化铝既节省材料费,又能使废物循环利用,是非常有市场应用前景的研究领域。另外一个方向是聚合氯化铝与无机或有机高分子絮凝剂复合或复配应用的研究,复合或复配药剂可以弥补单一絮凝剂的不足,兼具了各自单一絮凝剂的优点,适应范围广,还能提高有机物的去除率,降低残留金属离子浓度,能明显提高絮凝效果。此外,目前国内PAC 的生产工艺多为间歇生产,污染严重,原料利用率低,产品质量不稳定,开发高效连续化生产工艺,必将成为今后工业生产研究的热点。