聚合氯化铝生产工艺研究及其影响因素

聚合氯化铝生产工艺研究及其影响因素

丘关南

广东华锋碧江环保科技有限公司广东肇庆526109

摘要：随着社会经济快速发展，废水、造纸及制革等行业随之发展，对聚合氯化铝产品需求逐渐提升。作为一种无机高分子凝剂，聚合氯化铝生产工艺较为繁琐，在生产过程中，会受到诸多因素的影响，导致产品生产无法达到预期应用标准，如何提高产品生产工艺受到了广泛关注，与行业未来发展存在直接联系。文章主要从生产工艺及影响因素两个方面探讨聚合氯化铝的生产，旨在为有关产业发展提供更多支持。

关键词：聚合氯化铝；生产工艺；影响因素

前言

聚合氯化铝是按照一定比例的聚合体与单体复杂混合物。在实践生产中，它能够在特定条件下经过铝盐水解、聚合沉淀反应，形成中间产物。将其应用到废水、造纸等行业，能够对废水进行高效处理，保持较好的稳定性，以此来达到净水目标。可见随着节能环保理念不断渗透，针对聚合氯化铝的生产需求也将随之提升，因此加强对其生产工艺及其影响因素的研究具有现实意义。

1、聚合氯化铝生产工艺分析

二十世纪六十年代，我国开始对聚合氯化铝进行系统、综合研制，在此过程中碱容铝制备技术、废酸制备技术等取得了较好的实践效果。至八十年代，我国开始引进国外制备技术，对传统制备技术进行了深度变革。

1.1金属铝溶解法

金属铝溶解法在生产中的应用，主要是对铝加工产生的废料进行酸法、碱法及中和法三种工艺的制备方法。其中酸法中，可以将盐酸与铝混合产生聚合反应，需要投入的成本较少，且操作较为便利，较适用于以金属铝为原料的企业中。但利用该方法进行生产，稳定性较差，如果控制不当，极易引发爆炸。碱法制作工艺较为复杂，需要投入大量的碱，应用不够广泛。中和法是将前两种方法进行中和处理，通过调节盐的基度，除去盐之后获取相应的聚合氯化铝，产品纯度较高。

1.2氢氧化铝制备法

以氢氧化铝为基础的制备法，有凝胶法等方法。其中凝胶法，在应用中是在常温常压状态下，通过氢氧化铝在氯化氢溶液中进行溶解，获取符合标准的产品。利用该方法获得的产品纯度较高，加上在常温条件的支持下，条件较为温和，但生产成本较高。氢氧化铝溶液进一步溶解，要按照既定的比例进行反应，通过降温、过滤等程序处理后，能够获取聚合氯化铝产品[1]。此外，还有二步溶解法，将氢氧化铝溶液、氨水按照特定比例进行水解反应，能够制成活性碱式硫酸凝胶，能够显著提高铝溶出率。

1.3煤矸石制备法

将经过粉碎的煤矸石置于回流冷凝器中进行反应，经过冷却沉降、真空抽滤等处理之后，能够获取粗制品，经过压缩之后能够得到固体聚合氯化铝。该方法制备出来的氧化铝质量较好，能够＞30%，不仅如此，氧化铝碱度较高。

1.4黏土矿、铝土矿制备法

一般来说，黏土矿、铝土矿与酸性溶液无法直接融合，需要在碱性溶液的中和支持下，经过高温活化作用获得一定比例钙粉。在反应中，由于原料使用较为复杂，导致产品中融入了一些矿物质杂质，产品溶液饱和度偏低。因此在实际生产中，为了将盐基调整到合理水平，会适当提升酸的比例，以此来确保产品纯度。

1.5三氯化铝制备法

该方法是由热分解法、中和法两种方式构成，其中前者是在加热条件下，对产品热进程予以控制获取的中间产物。后者是在氯化铝原料中，加入石灰石、碳酸钠等提升产品水解程度[2]。但是这一方法溶解性较差，产品的盐基度也不尽人意。现如今，产品生产制备技术较多，但在实践中还要考虑具体需求，选择最合适的制备技术和方法，以此来提高产品生产效率和质量。

2、聚合氯化铝生产影响因素分析

聚合氯化铝生产是一个复杂性过程，会受到铝材、反应压力及时间等因素的影响，具体来说：

2.1铝材因素

在具体生产中，将铝箔、铝粉及铝板放置到PAC溶液中，观察材料在不同温度下的反应，以此来考查各类材料反映性能、脱色效果，如表1。根据表1来看，铝粉反应较为激烈，操作难度较大，且铁不易沉积。铝箔反应过慢，效率低，故在生产中，应尽可能选择铝板。

2.2盐酸用量因素

随着盐酸用量不断增加，氢氧化铝溶出率也随之提升，获得的PAC盐基度之间下降。当盐酸与氢氧化铝之间比例为1.7:1时，氢氧化铝溶出率与盐基度都处于较高的水平。超过该比例后，氢氧化铝的溶出率、盐基度也将逐渐减小。究其原因是，当盐酸用量超过一定数值之后，体系中的氢氧化铝提供的羟基数量无法达到反应需求，不利于材料之间发生聚合反应，图1是盐酸用量对PAC盐基度的影响，可见当二者比例在1.7:1时，反应效果为最佳。

2.3反应压力因素

在特定反应时间、盐酸及氢氧化铝质量比影响下，随着反应压力增加，氢氧化铝的溶出率等也将随着增加，当反应压力达到0.3MPa后，二者的增加率随着反应压力的变化而随之减少。如果超过0.4MPa时，受到盐酸腐蚀性因素的影响，会对设备防腐条件提出较高要求，无形中增加了设备成本。故要将压力控制在0.3~0.4MPa较为合适[3]。

2.4反应时间因素

如果客观因素不变，反应时间增加，氢氧化铝的溶出率、PAC产品盐基度也会有所增加，但当达到6小时之后，反应效果都表现出下降的趋势，故反应时间控制在6小时为最佳。

2.5盐酸浓度因素

在反应压力、盐酸及氢氧化铝质量不变情况下，随着盐酸浓度不断增加，相应的盐基度也会随之提升。故高盐酸浓度，能够对PAC生产产生积极的促进作用。在生产中，可以根据生产需求，适度提高盐酸浓度，确保产品生产符合标准。

结论

根据上文所述，随着社会经济快速、科学技术快速发展，聚合氯化铝生产工艺呈现多元趋势，但当前仅有酸解法、碱化法实现了工业化生产。酸法在利用中存在原料利用率低、酸雾大等情况，有待进一步改进。在生产中，要加强对盐酸浓度、反应时间及压力等因素的充分考虑，确保产品生产符合标准。目前，我国已经成为全球最大的聚合氯化铝生产国，年产量稳居世界第一，但在满足国内需求的同时，我们还要将目光投向国外，拓展国外市场。

参考文献

[1]李耀好.水性丙烯酸乳液生产工艺及聚合反应过程的影响因素分析[J].广东化工，2016，（22）：112-113.

[2]殷洪水，王琦，李玉莹.铝酸钙粉制备聚合氯化铝生产条件实验研究[N].哈尔滨商业大学学报(自然科学版)，2012，（04）：420-423.

[3]曹福，向梅，唐玉斌.新型絮凝剂聚磷氯化铝铁的制备及性能研究[N].环境工程学报，2010，（11）：2547-2551.