一种聚氯化铝的生产方法与流程

1.本技术涉及高分子材料技术领域，具体而言，涉及一种聚氯化铝的生产方法。


背景技术：

2.水是人类生存发展的必须资源，但是随着社会发展，大量的淡水资源在使用的过程中混入了一些难以降解的高分子物质、重金属离子等，这类废水水处理难度大，直接排放入自然界导致水源的水质急速恶化，对社会的持续稳定发展带来了极大的威胁。近年来，众多流域爆发的藻类事件，其根本原因在于水体中磷含量的严重超标。氮、磷是植物生长的必需元素，易被水生生物利用，随着农药、洗涤剂的大量使用，含磷废水通过排放进入湖泊、河流之中，水体出现富营养化，这些盐类刺激藻类生物的大量繁殖，在水体表面覆盖聚集，造成水质恶化。
3.聚合铝及其复合型净水剂在城市给水和废水处理领域具有十分广泛的应用并占有重要地位。高效净水剂是城市地表水水质净化处理，工业废水(如石田，化工、电力、洗煤、印染、制革、制药、造纸、冶金，制革等行业)处理过程，尤其是工业、城市污水深度处理回用过程中不可缺少的前置处理过程，它不仅可显著去除水中各种悬浮物，去除率达80～95％以上。近年来，随着我国社会经济的快速发展，城市和工业用水需求量迅速持续增长。预计2010年后我国城市日供水能力将突破2亿吨，达到2.4亿吨。按70％地表水净化处理，投药量0.2吨/万吨计，仅城市和工业用水处理就需要净水剂为80～100万吨/年。
4.目前在国内，聚合氯化铝仍是一种应用最广泛的混凝剂，它是一种无机高分子含不同量的羟基多核混凝剂，因其效能在许多方面优于硫酸铝，如投加剂量低、对原水水温及ph的变化适应性强等，已广泛应用于水和废水处理；在聚合氯化铝溶液的制备过程中，将计量好的水加入反应釜中，加入计量的工业氢氧化铝密封，泵入计量的盐酸，冲入蒸汽95℃左右常压反应2小时，反应后泵入产品压滤机压滤，滤液放入另一个反应釜，然后泵入铝酸钠溶液或另加计量的次品纳米氢氧化铝调节盐基度，生成合格聚合氯化铝液体产品抽入液体聚合氯化铝成品池,压滤下来的未反应完全的工业氢氧化铝颗粒返回反应釜重复反应。近年来，随着饮用水用聚氯化铝标准的提升，要求相关的生产企业对原料、技术路线和生产设备进行大幅度调整，但是很显然这是一项难度很大且不太现实的工作。因此，如何原工艺进行技术改进以获得对水的净化效果更好的聚氯化铝产品，是亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种聚氯化铝的生产方法，此方法生产的聚氯化铝具有对水的净化效果好的优点，且制备成本低。
6.本技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
7.本技术实施例提供一种聚氯化铝的生产方法，包括如下步骤：
8.将铝矿渣球磨后，与盐酸混合，浸泡搅拌，过滤后，得到滤液；
9.将滤液加热后，向滤液中加入铝酸钙，继续加热搅拌，再冷却，分离的上层清液为
聚氯化铝。
10.在本技术的一些实施例中，上述铝矿渣球磨到粒度为200-240μm。
11.在本技术的一些实施例中，上述铝矿渣与盐酸的质量比为1：(1.4-1.5)。
12.在本技术的一些实施例中，上述盐酸的浓度为18-23％。
13.在本技术的一些实施例中，上述浸泡搅拌条件为在搅拌速度为800-1000r/min、温度为88-93℃条件下浸泡搅拌70-100min。
14.在本技术的一些实施例中，上述滤液加热温度为78-83℃。
15.在本技术的一些实施例中，上述滤液与铝酸钙的液固比为10：(1-2)，在将铝酸钙加入滤液后，继续加热到95-98℃，在搅拌速度为700-900r/min条件下搅拌90-120min，再冷却。
16.在本技术的一些实施例中，上述铝矿渣球磨后浸泡于乙醇中，在频率为20khz、功率为500-600w条件下超声处理60-120min，再烘干。
17.在本技术的一些实施例中，上述上层清液还用氢氧化钠调节ph值至4.2-4.5。
18.在本技术的一些实施例中，上述球磨后的铝矿渣与盐酸混合时，还加入与铝矿渣的质量比为(0.1-0.2)：1的硫酸。
19.相对于现有技术，本技术的实施例至少具有如下优点或有益效果：
20.本技术通过先将铝矿渣球磨，从而增大颗粒的比表面积，使得其粒度细小，便于后续与酸的反应，在与盐酸混合后，盐酸可破坏颗粒表面的结构，进一步增大其比表面积，还可以与铝矿渣中的含铝物质反应，生成氯化铝，加速铝的溶解，提高铝的溶解度，从而对铝矿渣中的铝进行有效利用，而铝盐为液态，将固液分离后，能够提高铝盐含量，再后与铝酸钙反应，加热反应后就得到聚氯化铝，而该聚氯化铝的纯度高，对污水的处理效果好，能够有效地去除污染物，降低水的浊度，絮凝效果突出。整个生产方法也非常简单，工艺复杂度低，而且原料为铝矿渣，一方面可以对废弃资源进行再利用，另一方面也可以低成本制备高纯度的聚氯化铝。
具体实施方式
21.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本技术。
23.本技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
24.本技术实施例提供一种聚氯化铝的生产方法，包括如下步骤：
25.将铝矿渣球磨后，与盐酸混合，浸泡搅拌，过滤后，得到滤液；
26.本技术通过将滤液加热后，向滤液中加入铝酸钙，继续加热搅拌，再冷却，分离的上层清液为聚氯化铝。本技术通过先将铝矿渣球磨，从而增大颗粒的比表面积，使得其粒度细小，便于后续与酸的反应，在与盐酸混合后，盐酸可破坏颗粒表面的结构，进一步增大其比表面积，还可以与铝矿渣中的含铝物质反应，生成氯化铝，加速铝的溶解，提高铝的溶解
度，从而对铝矿渣中的铝进行有效利用，而铝盐为液态，将固液分离后，能够提高铝盐含量，再后与铝酸钙反应，加热反应后就得到聚氯化铝，而该聚氯化铝的纯度高，对污水的处理效果好，能够有效地去除污染物，降低水的浊度，絮凝效果突出。整个生产方法也非常简单，工艺复杂度低，而且原料为铝矿渣，一方面可以对废弃资源进行再利用，另一方面也可以低成本制备高纯度的聚氯化铝。本技术制备的高纯度的聚氯化铝在使用时具有使用量少、净水效果好等特点。
27.在本技术的一些实施例中，上述铝矿渣球磨到粒度为200-240μm。破碎到200-240μm后，可以便于对铝矿渣后续的反应，便于盐酸渗透铝矿渣，从而使得铝盐充分溶解。
28.在本技术的一些实施例中，上述铝矿渣与盐酸的质量比为1：(1.4-1.5)。在该比例下，能够使得铝矿渣充中的铝盐充分与盐酸反应，且可以使得反应效率高。
29.在本技术的一些实施例中，上述盐酸的浓度为18-23％。在该比例下的盐酸对铝矿渣的处理效果最佳。
30.在本技术的一些实施例中，上述浸泡搅拌条件为在搅拌速度为800-1000r/min、温度为88-93℃条件下浸泡搅拌70-100min。
31.在本技术的一些实施例中，上述滤液加热温度为78-83℃。
32.在本技术的一些实施例中，上述滤液与铝酸钙的液固比为10：(1-2)，在将铝酸钙加入滤液后，继续加热到95-98℃，在搅拌速度为700-900r/min条件下搅拌90-120min，再冷却。在滤液与铝酸钙的液固比为10：(1-2)条件下进行反应，能够高效率制备出聚氯化铝。
33.在本技术的一些实施例中，上述铝矿渣球磨后浸泡于乙醇中，在频率为20khz、功率为500-600w条件下超声处理60-120min，再烘干。在乙醇中超声处理，可以去除铝矿渣中的杂质，便于后续反应的得到的聚氯化铝的纯度提高。
34.在本技术的一些实施例中，上述上层清液还用氢氧化钠调节ph值至4.2-4.5。在该ph值范围内的聚氯化铝的絮凝效果更佳。
35.在本技术的一些实施例中，上述球磨后的铝矿渣与盐酸混合时，还加入与铝矿渣的质量比为(0.1-0.2)：1的硫酸。加入硫酸后，可以加速酸对铝矿渣颗粒表面结构的破坏，进一步增大其比表面积，加速铝的溶解，提高铝的溶解度，还能够使得最终制得的聚氯化铝具有更好的絮凝效果。
36.以下结合实施例对本技术的特征和性能作进一步的详细描述。
37.实施例1
38.一种聚氯化铝的生产方法，包括如下步骤：
39.将铝矿渣球磨到粒度为200μm，浸泡于乙醇中，在频率为20khz、功率为500w条件下超声处理60min，再烘干，按照1：1.4的质量比与浓度为18％的盐酸混合后，在搅拌速度为800r/min、温度为88℃条件下浸泡搅拌70min，过滤后，得到滤液；
40.将滤液加热到78℃后，按照10：1的液固比向滤液中加入铝酸钙，继续加热到95℃，在搅拌速度为700r/min条件下搅拌90min，再冷却，分离的上层清液用氢氧化钠调节ph值至4.2，得到聚氯化铝。
41.实施例2
42.一种聚氯化铝的生产方法，包括如下步骤：
43.将铝矿渣球磨到粒度为210μm，浸泡于乙醇中，在频率为20khz、功率为520w条件下
超声处理80min，再烘干，按照1：1.45的质量比与浓度为19％的盐酸混合后，在搅拌速度为900r/min、温度为89℃条件下浸泡搅拌80min，过滤后，得到滤液；
44.将滤液加热到79℃后，按照10：1.5的液固比向滤液中加入铝酸钙，继续加热到96℃，在搅拌速度为800r/min条件下搅拌100min，再冷却，分离的上层清液用氢氧化钠调节ph值至4.3，得到聚氯化铝。
45.实施例3
46.一种聚氯化铝的生产方法，包括如下步骤：
47.将铝矿渣球磨到粒度为220μm，浸泡于乙醇中，在频率为20khz、功率为550w条件下超声处理100min，再烘干，按照1：1.45的质量比与浓度为20％的盐酸混合后，在搅拌速度为900r/min、温度为90℃条件下浸泡搅拌90min，过滤后，得到滤液；
48.将滤液加热到80℃后，按照10：1.5的液固比向滤液中加入铝酸钙，继续加热到97℃，在搅拌速度为800r/min条件下搅拌110min，再冷却，分离的上层清液用氢氧化钠调节ph值至4.4，得到聚氯化铝。
49.实施例4
50.一种聚氯化铝的生产方法，包括如下步骤：
51.将铝矿渣球磨到粒度为230μm，浸泡于乙醇中，在频率为20khz、功率为580w条件下超声处理100min，再烘干，按照1：1.5的质量比与浓度为21％的盐酸混合后，在搅拌速度为900r/min、温度为91℃条件下浸泡搅拌90min，过滤后，得到滤液；
52.将滤液加热到82℃后，按照10：2的液固比向滤液中加入铝酸钙，继续加热到97℃，在搅拌速度为800r/min条件下搅拌110min，再冷却，分离的上层清液用氢氧化钠调节ph值至4.4，得到聚氯化铝。
53.实施例5
54.一种聚氯化铝的生产方法，包括如下步骤：
55.将铝矿渣球磨到粒度为240μm，浸泡于乙醇中，在频率为20khz、功率为600w条件下超声处理120min，再烘干，按照1：1.5的质量比与浓度为23％的盐酸混合后，在搅拌速度为1000r/min、温度为93℃条件下浸泡搅拌100min，过滤后，得到滤液；
56.将滤液加热到83℃后，按照10：2的液固比向滤液中加入铝酸钙，继续加热到98℃，在搅拌速度为900r/min条件下搅拌120min，再冷却，分离的上层清液用氢氧化钠调节ph值至4.5，得到聚氯化铝。
57.实施例6
58.本实施例与实施例3基本相同，区别在于：在铝矿渣与盐酸混合时，还加入与铝矿渣质量比为0.1：1的硫酸。
59.一种聚氯化铝的生产方法，包括如下步骤：
60.将铝矿渣球磨到粒度为220μm，浸泡于乙醇中，在频率为20khz、功率为550w条件下超声处理100min，再烘干，按照0.1：1：1.45的质量比与浓度为20％的盐酸混合后，在搅拌速度为900r/min、温度为90℃条件下浸泡搅拌90min，过滤后，得到滤液；
61.将滤液加热到80℃后，按照10：1.5的液固比向滤液中加入铝酸钙，继续加热到97℃，在搅拌速度为800r/min条件下搅拌110min，再冷却，分离的上层清液用氢氧化钠调节ph值至4.4，得到聚氯化铝。
62.实施例7
63.本实施例与实施例3基本相同，区别在于：在铝矿渣与盐酸混合时，还加入与铝矿渣质量比为0.2：1的硫酸。
64.一种聚氯化铝的生产方法，包括如下步骤：
65.将铝矿渣球磨到粒度为220μm，浸泡于乙醇中，在频率为20khz、功率为550w条件下超声处理100min，再烘干，按照0.2：1：1.45的质量比与浓度为20％的盐酸混合后，在搅拌速度为900r/min、温度为90℃条件下浸泡搅拌90min，过滤后，得到滤液；
66.将滤液加热到80℃后，按照10：1.5的液固比向滤液中加入铝酸钙，继续加热到97℃，在搅拌速度为800r/min条件下搅拌110min，再冷却，分离的上层清液用氢氧化钠调节ph值至4.4，得到聚氯化铝。
67.对比例1
68.本对比例与实施例3基本相同，区别在于：铝矿渣与盐酸的质量比为1：0.8。
69.一种聚氯化铝的生产方法，包括如下步骤：
70.将铝矿渣球磨到粒度为220μm，浸泡于乙醇中，在频率为20khz、功率为550w条件下超声处理100min，按照1：0.8的质量比与浓度为20％的盐酸混合后，在搅拌速度为900r/min、温度为90℃条件下浸泡搅拌90min，过滤后，得到滤液；
71.将滤液加热到80℃后，按照10：1.5的液固比向滤液中加入铝酸钙，继续加热到97℃，在搅拌速度为800r/min条件下搅拌110min，再冷却，分离的上层清液用氢氧化钠调节ph值至4.4，得到聚氯化铝。
72.对比例2
73.本对比例与实施例3基本相同，区别在于：铝矿渣与盐酸的质量比为1：2。
74.一种聚氯化铝的生产方法，包括如下步骤：
75.将铝矿渣球磨到粒度为220μm，浸泡于乙醇中，在频率为20khz、功率为550w条件下超声处理100min，按照1：2的质量比与浓度为20％的盐酸混合后，在搅拌速度为900r/min、温度为90℃条件下浸泡搅拌90min，过滤后，得到滤液；
76.将滤液加热到80℃后，按照10：1.5的液固比向滤液中加入铝酸钙，继续加热到97℃，在搅拌速度为800r/min条件下搅拌110min，再冷却，分离的上层清液用氢氧化钠调节ph值至4.4，得到聚氯化铝。
77.对比例3
78.本对比例与实施例3基本相同，区别在于：浸泡搅拌时间为50min。
79.一种聚氯化铝的生产方法，包括如下步骤：
80.将铝矿渣球磨到粒度为220μm，浸泡于乙醇中，在频率为20khz、功率为550w条件下超声处理100min，按照1：1.45的质量比与浓度为20％的盐酸混合后，在搅拌速度为900r/min、温度为90℃条件下浸泡搅拌50min，过滤后，得到滤液；
81.将滤液加热到80℃后，按照10：1.5的液固比向滤液中加入铝酸钙，继续加热到97℃，在搅拌速度为800r/min条件下搅拌110min，再冷却，分离的上层清液用氢氧化钠调节ph值至4.4，得到聚氯化铝。
82.实验例
83.(一)、将待处理水样(浊度为8.5ntu，ph值7.5，水温25℃)投入反应器中，按照
50mg/l的添加量在8个反应器分别加入实施例1-7和对比例1-3的聚氯化铝，在200r/min转速下搅拌30min，静置沉淀，分别在沉淀5min、10min和30min取上澄清液对浊度进行检测。结果如表1所示。
84.表1
[0085][0086][0087]
观察表1，可以看出本技术制备的聚氯化铝的絮凝效果好，对比分析能够看出，实施例7制备的聚氯化铝的絮凝效果最快，可以看出添加硫酸处理后，能够提高絮凝效果，且对比实施例3和对比例1-3，可以看出，盐酸的添加量过多对絮凝效果没有促进作用，盐酸的添加量过少会导致反应不充分，从而使得铝盐提取不充分，在搅拌浸泡时间过短，会导致得到的聚氯化铝的絮凝效果差。
[0088]
(二)、将ph值分别为7、7.5和8的待处理水样进行实验，待处理水样(浊度为8.5ntu，水温25℃)投入反应器中，按照50mg/l的添加量在3个反应器分别加入实施例3的聚氯化铝，在200r/min转速下搅拌30min，静置沉淀，分别在沉淀5min、10min和30min取上澄清液对浊度进行检测。结果如表2所示。
[0089]
表2
[0090][0091][0092]
观察表2，可以看出，本技术制备的聚氯化铝对ph值在7-8之间的水样的絮凝效果均很好，且对比分析，可以看出，在ph值在7时，絮凝效果最佳。
[0093]
综上所述，本技术通过先将铝矿渣球磨，从而增大颗粒的比表面积，使得其粒度细小，便于后续与酸的反应，在与盐酸混合后，盐酸可破坏颗粒表面的结构，进一步增大其比表面积，还可以与铝矿渣中的含铝物质反应，生成氯化铝，加速铝的溶解，提高铝的溶解度，从而对铝矿渣中的铝进行有效利用，而铝盐为液态，将固液分离后，能够提高铝盐含量，再后与铝酸钙反应，加热反应后就得到聚氯化铝，而该聚氯化铝的纯度高，对污水的处理效果好，能够有效地去除污染物，降低水的浊度，絮凝效果突出。整个生产方法也非常简单，工艺复杂度低，而且原料为铝矿渣，一方面可以对废弃资源进行再利用，另一方面也可以低成本制备高纯度的聚氯化铝。本技术制备的高纯度的聚氯化铝在使用时具有使用量少、净水效果好等特点。
[0094]
以上所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。