一种生产高纯氯化铝的方法技术

本发明专利技术公开了一种生产高纯氯化铝的方法，以工业氢氧化铝和31％工业合成盐酸为原料，以低盐基度聚合氯化铝溶液为电解液，当静态电解液盐基度达到预期值后，用计量泵将低盐基度聚合氯化铝溶液从储罐打入到电解槽中，开始连续动态电解；电解设备出液后，经澄清或进入板框压滤机进行过滤，即为透明、无色或浅色的液体成品聚合氯化铝。本发明专利技术克服了现有酸溶法产品盐基度低的问题；克服了碱溶法产品氯化钠含量过高的问题；电解过程电极不易出现钝化现象，同时解决了因铁负极的腐蚀增加产品铁含量使产品颜色变黄的问题，增大了导电面积，可提高电解效率一倍以上。电解效率一倍以上。电解效率一倍以上。

A method of producing high purity aluminum chloride

【技术实现步骤摘要】
一种生产高纯氯化铝的方法


[0001]本专利技术属于混凝剂聚合氯化铝生产
，具体涉及一种化学酸溶法、电化学法联合生产高纯聚合氯化铝的方法。

技术介绍

[0002]随着国家经济发展，生活水平的提高，人们对饮用水品质提出来了更高的要求。为了适应饮用水品质提高的要求，2020年，国家对饮用水用聚合氯化铝产品的标准进行了修订，颁布了新的国家《饮用水用聚氯化铝标准》(GB15892
‑
2020)，已于2021年8月1日开始实施。和原标准相比，新标准对产品外观、铁含量、重金属含量、水不溶物等指标提出了更高要求，同时要求饮用水用聚合氯化铝生产须以氢氧化铝为主要原料。
[0003]目前以氢氧化铝为原料生产聚合氯化铝，主要有酸溶法、碱溶法、电渗析法、电化学法。以上方法均能生产符合新标准要求的饮用水用聚合氯化铝产品，但都不太完善，存在问题：
[0004]1、酸溶法：原料采用氢氧化铝和工业盐酸，通过一定比例投加至反应釜中，在高温高压的反应条件下，可生产聚合氯化铝溶液，但其产品盐基度指标一般在40％以下，不符合标准的同时，产品净水效果也较差；
[0005]2、碱溶法：采用氢氧化铝为原料，和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，同时添加柠檬酸等，再和盐酸反应生成聚合氯化铝。该技术常温反应、产品盐基度可调是其优点，但生产成本高，产品不纯，产品中含有大量氯化钠。
[0006]3、电渗析法：以氯化铝为原料，合成的聚合氯化铝产品纯度高，技术可行，操作方便，但产品浓度低，且阴离子交换膜的更换难度较大，成本也较高成，尚不能大批量实际生产使用。
[0007]4、传统电解法：以氯化铝溶液为电解液，铝板为阳极，铁板为阴极，采用直流电在电解槽中电解，生成的产品盐基度可调，产品稳定。但存在阴极化学腐蚀严重，产品含铁，阳极消耗大，寿命短，需定期更换且更换困难较大问题。还存在电极因腐蚀和消耗大，电极变薄，间距变大，电解效率变低，消耗到最后容易短路和间断生产等问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种以氢氧化铝为原料，酸溶化学反应、电化学联合生产高纯聚合氯化铝的方法。本专利技术的生产高纯氯化铝的方法是将工业氢氧化铝与31％盐酸按照质量比1∶3.0
‑
4.5比例，在搪瓷反应釜内加压加热至120
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135℃，反应3
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4小时，生成透明的氧化铝含量为10
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13％、盐基度为5
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40％的聚合氯化铝溶液；再以低盐基度氯化铝溶液为电解液；以镀有稀有金属的钛网为框架并装填有直径4
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20mm铝粒的多维电极做阴极和阳极；在电解槽中通上直流电源，电解电压0.8
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15V，电流密度：50
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120A/m2；每隔1
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5分钟阴极阳极倒换一次；根据消耗，铝粒定期投加，连续生产；所得液体聚合氯化铝产品外观为无色或浅色半透明溶液；经澄清或压滤，即为盐基度在50
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85％范围、氧化铝含量在10
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23％范围，
可调可控的无色透明的聚合氯化铝液体产品。
[0009]本专利技术的具体方案为：一种生产高纯氯化铝的方法，包括如下步骤：
[0010]步骤一：以工业氢氧化铝和31％工业合成盐酸为原料，按照氢氧化铝与31％盐酸质量比1∶3.0
‑
4.5的比例，将氢氧化铝加入到盐酸中，一边搅拌，一边加热反应，在反应压力达到0.3
‑
0.38兆帕、反应温度达到130
‑
135℃后，再反应2
‑
3小时，得氧化铝含量为10
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13％、盐基度含量为5
‑
40％的无色透明聚合氯化铝溶液，冷却至室温，打入到低盐基度聚合氯化铝溶液储存罐中待用；
[0011]步骤二：以低盐基度聚合氯化铝溶液为电解液，将其放置于电解设备中，所述的电解设备包括直流电源、电解槽、阴极和阳极多维电极、循环泵、在线精密密度计和在线精密pH计及自控设备；阳极和阴极均填满铝粒，开启电解槽循环泵，通上直流电源，设定好电解参数，开始进行静态电解；
[0012]步骤三：当静态电解液盐基度达到预期值后，用计量泵将低盐基度聚合氯化铝溶液从储罐打入到电解槽中，开始连续动态电解；动态电解过程中工艺参数设置同静态电解过程；产品质量通过所述在线精密密度计和在线精密pH计进行监测和控制；
[0013]步骤四：开启电解设备自控系统，通过电解液出料口的所述在线精密密度测定仪、精密pH计给出数值，与工业控制器(PLC)联动，控制计量泵泵入流量，实现生产过程产品质量的自动化控制；
[0014]步骤五：电解设备出液后，经澄清或进入板框压滤机进行过滤，即制得透明、无色或浅色的液体成品聚合氯化铝。
[0015]进一步，所述电解设备还包括电催化装置，电催化装置包括：箱体、进料区、用于装载多个电极板的电解区、出料区以及溢流区，所述进料区、所述电解区、所述出料区以及所述溢流区均设置在所述箱体中，所述进料区、所述电解区、所述出料区以及所述溢流区依次连接，所述进料区位于所述箱体的一侧，所述溢流区位于所述箱体的另一侧，所述电解区以及所述出料区位于所述进料区和所述溢流区之间，所述电解区与所述进料区相邻，所述出料区与所述溢流区相邻，多个电极板对应所述多维电极。
[0016]进一步，所述电解区包括：所述多个电极板、进料部件以及出料部件，所述进料部件以及所述出料部件均竖直安装在所述箱体中，所述进料部件安装在所述进料区和所述电解区之间，所述出料部件安装在所述电解区和出料区之间，多个电极板竖直安装在所述电解区中，多个电极板位于所述进料部件和出料部件之间。
[0017]进一步，所述箱体的一侧顶部设置有进料泵接入法兰以及第一循环泵接入法兰，所述第一循环泵接入法兰位于所述进料泵接入法兰的下方，所述进料泵接入法兰以及所述第一循环泵接入法兰均与所述进料区连接，所述箱体的另一侧设置有出料泵接入法兰以及第二循环泵接入法兰，所述第二循环泵接入法兰位于所述出料泵接入法兰的下方，所述出料泵接入法兰以及所述第二循环泵接入法兰均与所述溢流区连接，所述第一循环泵接入法兰位于出料泵接入法兰的下方。
[0018]进一步，所述出料区和所述溢流区之间设置有溢流板，所述溢流板竖直安装在所述箱体中，所述箱体的制作材料为聚丙烯。
[0019]进一步，所述电解区还包括：多组用于固定电极板的第一固定锚、多组用于固定电极板的第二固定锚以及多组用于支撑电极板的垫高台，多组第一固定锚竖直安装在进料部
件上，相邻两组第一固定锚之间具有间隙，多组第二固定锚竖直安装在出料部件上，相邻两组第二固定锚之间具有间隙，多组垫高台安装在所述箱体的底部，电极板的一侧安装在相邻两组第一固定锚之间，电极板的另一侧安装在相邻两组第二固定锚之间，电极板的底端与垫高台抵接，所述进料部件以及所述出料部件的端面上均布满通孔。
[0020]进一步，电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生产高纯氯化铝的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：以工业氢氧化铝和31％工业合成盐酸为原料，按照氢氧化铝与31％盐酸质量比1∶3.0
‑
4.5的比例，将氢氧化铝加入到盐酸中，一边搅拌，一边加热反应，在反应压力达到0.3
‑
0.38兆帕、反应温度达到130
‑
135℃后，再反应2
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3小时，得氧化铝含量为10
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13％、盐基度含量为5
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40％的无色透明聚合氯化铝溶液，冷却至室温，打入到低盐基度聚合氯化铝溶液储存罐中待用；步骤二：以低盐基度聚合氯化铝溶液为电解液，将其放置于电解设备中，所述的电解设备包括直流电源、电解槽、阴极和阳极多维电极、循环泵、在线精密密度计和在线精密pH计及自控设备；阳极和阴极均填满铝粒，开启电解槽循环泵，通上直流电源，设定好电解参数，开始进行静态电解；步骤三：当静态电解液盐基度达到预期值后，用计量泵将低盐基度聚合氯化铝溶液从储罐打入到电解槽中，开始连续动态电解；动态电解过程中工艺参数设置同静态电解过程；产品质量通过所述在线精密密度计和在线精密pH计进行监测和控制；步骤四：开启电解设备自控系统，通过电解液出料口的所述在线精密密度测定仪、精密pH计给出数值，与工业控制器(PLC)联动，控制计量泵泵入流量，实现生产过程产品质量的自动化控制；步骤五：电解设备出液后，经澄清或进入板框压滤机进行过滤，即制得透明、无色或浅色的液体成品聚合氯化铝。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解设备还包括电催化装置，电催化装置包括：箱体、进料区、用于装载多个电极板的电解区、出料区以及溢流区，所述进料区、所述电解区、所述出料区以及所述溢流区均设置在所述箱体中，所述进料区、所述电解区、所述出料区以及所述溢流区依次连接，所述进料区位于所述箱体的一侧，所述溢流区位于所述箱体的另一侧，所述电解区以及所述出料区位于所述进料区和所述溢流区之间，所述电解区与所述进料区相邻，所述出料区与所述溢流区相邻，多个电极板对应所述多维电极。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电解区包括：所述多个电极板、进料部件以及出料部件，所述进料部件以及所述出料部件均竖直安装在所述箱体中，所述进料部件安装在所述进料区和所述电解区之间，所述出料部件安装在所述电解区和出料区之间，多个电极板竖直安装在所述电解区中，多个电极板位于所述进料部件和出料部件之间。4.根据权利要求2所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：邸诗雨，苏林东，齐泽宁，谢敏，
申请(专利权)人：西安益维普泰环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：