一种高AL*含量聚合氯化铝混凝剂的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种利用固固共混法制备高Ａｌ↓［ｂ］含量聚合氯化铝混凝剂的方法，主要采用将ＡｌＣｌ↓［３］.６Ｈ↓［２］Ｏ和Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］固体药剂均匀混合后加入蒸馏水中的方法，制得的高Ａｌ↓［ｂ］含量聚合氯化铝混凝剂具有产品稳定性好、对胶体物质的电中和能力强、混凝效果好、产生的污泥量少，水处理成本低等优点，可广泛适用于给水、废水处理，石油开采、造纸、采矿、纺织印染、日用化工等领域。本发明专利技术方法具有生产工艺简捷、经济、快速等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备聚合氯化铝混凝剂的方法，尤其涉及一种利用固固共混法制备高Alb含量聚合氯化铝混凝剂，属于化学

技术介绍
工农业地迅速发展，人口剧增，人类赖以生存的水资源日益贫乏。水资源危机的问题已越来越成为制约我国经济发展的重要因素。目前，我国水资源受到了不同程度的污染，且有不断加剧的趋势。为了节约水资源，提高水的利用率，减轻废水对环境造成的污染，保持我国经济社会的可持续发展局面，必须加强对工业废水和生活污水的治理。在水处理工艺中，混凝沉淀是应用最普遍、最广泛、并且成本较低的关键技术环节，它决定着后续流程的运行工况、最终出水水质和运行成本，因而成为环境工程领域中重要的研究内容之一。混凝处理效果的好坏在很大程度上取决于混凝剂的品质。所以制备高效、无毒、价廉的高分子混凝剂成为水处理领域中的一项迫切的任务，具有重大的现实意义。目前，在国内外给水及废水混凝处理中，铝盐是技术最成熟、应用最广泛的无机絮凝剂，预测铝系絮凝剂在今后较长时间内仍是主要的水质净化剂。然而，近十几年来，随着铝对人体毒性研究的不断深入以及对水处理的要求越来越高，对铝系絮凝剂的发展和使用提出了更高的要求，需要研制出高效、价廉、适用范围广、无毒或低毒的新型铝系无机高分子絮凝剂。聚合氯化铝(简称PAC)是铝盐在水溶液中经过水解—聚合作用形成的羟基多核配合物，它由单体、二聚体、多聚体及部分聚十三铝(用Al13表示)等铝的羟基配合物组成。由于处于nm级的聚集体Alb(指Ferron测定法中1～120min内与Ferron试剂反应的铝聚集体，包含Al13等)投入水中后可在一定时间内具有稳定性而保持其原有形态，以其较高的电荷及较大的分子量发挥电中和及粘接架桥作用，从而取得优良的净水效果。因此，Alb被认为是PAC中最佳凝集—絮凝成分，其含量可反映产品的有效性。随着我国工业化和城市化进程的迅速发展，同时适应水质净化处理需求与水污染治理力度加大的要求，通过改进或研制PAC的制备工艺来大幅度提高Alb的含量，在不增加生产成本的同时显著提高其混凝性能，可以大大地降低处理成本，并且提高处理水的水质，由此带来的经济效益和社会效益将是非常可观的。目前，PAC的主要生产方法有酸溶和压溶等物理化学方法，但现行的PAC生产方法，如氢氧化铝压溶法等，由于加碱聚合过程以及生产过程和主要参数难以有效控制，因而产品质量不够稳定，有效絮凝成分Alb含量相对较低。因此，通过改进制备PAC方法来提高PAC中Alb聚合形态含量，对改善絮凝剂品质，优化絮凝过程，提高絮凝效率具有重要意义。关于高Alb含量聚合氯化铝混凝剂制备的研究报告，参见刘会娟，曲久辉，雷鹏举，汤鸿霄等；电解制备高Alb聚合氯化铝的工艺特性研究，《高技术通讯》，2002，0343-46。李凡修，陈武；聚合氯化铝制备技术的研究现状和进展，《工业水处理》，2003，035-8。赵华章，彭凤仙，栾兆坤，徐毅，陈福泰；微量加碱法合成聚合氯化铝的改进及Al13形成机理，《环境化学》，2004年23(02)期202-207。贾志谦；利用膜反应器合成纳米BaSO4粒子和聚合氯化铝的研究，《中国科学院生态环境研究中心博士学位论文》，2002。但以AlCl3·6H2O、Na2CO3为主要原料采用固固共混法制备高Alb含量聚合氯化铝混凝剂，目前国内未见文献报道。在国外文献数据库中，目前未见相关文献报道。
技术实现思路
针对现有聚合氯化铝混凝剂中起主要混凝作用的Alb含量较低(40％以下)的问题，本专利技术提供了一种利用固固共混法制备高Alb含量聚合氯化铝混凝剂的方法，可制备出既具有良好贮存稳定性又具有良好混凝效果的混凝剂。本专利技术的利用固固共混法制备高Alb含量聚合氯化铝混凝剂的方法，由如下步骤组成(1)先将固体AlCl3·6H2O和Na2CO3分别研碎至粉末状，然后以预定碱化度为2.2～2.4的比例，将AlCl3·6H2O与Na2CO3均匀混合；(2)以步骤(1)所述混合固体体积量计，取其2～5倍体积量的蒸馏水加热并恒温至75℃～85℃；(3)将步骤(1)所述混合均匀的固体以1～30g/min的量加入到上述恒温蒸馏水中，同时以1000rpm的速度搅拌溶液，加速反应；(4)上述步骤(1)的混合固体按量不同控制在20分钟～40分钟内加完，之后继续搅拌，至溶液呈无色透明的液体，即制得高Alb含量聚合氯化铝混凝剂。上述碱化度优选为2.3～2.4。上述蒸馏水的取用量优选是2～3倍体积量的混合固体体积量，加热并恒温的温度优选是80℃。上述步骤(3)所述固体优选以1～15g/min的量加入到恒温蒸馏水中。上述步骤(3)所述固体最优选以1～5g/min的量加入到恒温蒸馏水中。上述步骤(4)所述混合固体优选控制在28分钟～35分钟内加完。利用本专利技术所述方法制得的高Alb含量聚合氯化铝混凝剂外观为无色液体，摩尔浓度为0.8～1.5mol/L，20℃时，密度为1.1～1.2，有效浓度以Al2O3计，质量百分比为4.0％～7.5％，碱化度为2.3～2.4，pH为3.8～4.2，Alb含量以质量百分比为70％～80％。本专利技术方法制得的高Alb含量聚合氯化铝混凝剂以下简称高Alb含量PAC混凝剂。下面以实验室方法，详细说明利用固固共混法制备高Alb含量聚合氯化铝混凝剂的方法(1)先将固体AlCl3·6H2O和Na2CO3分别研碎至粉末状，称取36.22～72.43克AlCl3·6H2O固体粉末于烧杯中，然后加入达到预定碱化度为2.3～2.4所需量的Na2CO3粉末，将AlCl3·6H2O与Na2CO3均匀混合；(2)在250ml三口圆底烧瓶中加入150ml蒸馏水，置于水浴锅中恒温至80℃；(3)将步骤(1)所述混合均匀的固体以1～5g/min的量加入到上述恒温蒸馏水中，同时以1000rpm的速度搅拌溶液，加速反应；(4)上述步骤(1)的混合固体按量不同控制在20分钟～40分钟内加完，优选控制在28分钟～35分钟内加完；之后继续搅拌，至溶液呈无色透明的液体，即制得高Alb含量聚合氯化铝混凝剂。采用本专利技术方法制备的高Alb含量PAC混凝剂作为水处理絮凝剂可广泛适用于给水、废水处理，石油开采、造纸、采矿、纺织印染、日用化工等领域，并有良好的水处理效果。本专利技术方法制备高Alb含量PAC混凝剂与现有技术相比具有如下优良效果本专利技术的固固共混法制备的高Alb含量PAC混凝剂，属于水处理领域中新型高分子无机混凝剂。本方法以AlCl3·6H2O和Na2CO3为原料，采用将AlCl3·6H2O和Na2CO3固体药剂混合加入蒸馏水中的方法制备而成。制得的高Alb含量PAC混凝剂具有产品稳定性好、对胶体物质的电中和能力强、混凝效果好、适用范围广、产生的污泥量少，水处理成本低等优点。本专利技术方法具有生产工艺简捷、经济、快速等特点。制备的高Alb含量PAC混凝剂可广泛适用于给水处理、废水处理，石油开采、造纸、采矿、纺织印染、日用化工等领域，并有良好的水处理效果。详见应用实施例。具体实施例方式实施例1(1)先将固体AlCl3·6H2O和Na2CO3分别研碎至粉末状，称取AlCl3·6H2O固体粉末各36.22克、54.32克、54.32克、72.43克分别放于烧杯中，然后加入达到预定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用固固共混法制备高Ａｌ↓［ｂ］含量聚合氯化铝混凝剂的方法，由如下步骤组成：（１）先将固体ＡｌＣｌ↓［３］.６Ｈ↓［２］Ｏ和Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］分别研碎至粉末状，然后以预定碱化度为２．２～２．４的比例，将ＡｌＣｌ↓［３］.６ Ｈ↓［２］Ｏ与Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］均匀混合；（２）以步骤（１）所述混合固体体积量计，取其２～５倍体积量的蒸馏水加热并恒温至７５℃～８５℃；（３）将步骤（１）所述混合均匀的固体以１～３０ｇ／ｍｉｎ的量加入到上述恒温蒸馏水中 ，同时以１０００ｒｐｍ的速度搅拌溶液，加速反应；（４）上述步骤（１）的混合固体按量不同控制在２０分钟～４０分钟内加完，之后继续搅拌，至溶液呈无色透明的液体，即制得高Ａｌ↓［ｂ］含量聚合氯化铝混凝剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高宝玉，张子健，岳钦艳，王曙光，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]