改性液体聚合氯化铝的制法及其用途
改性液体聚合氯化铝又称聚硫氯化铝(PACS)，聚合氯化铝增加含有硫酸根配位基，其稳定性和絮凝效果优于聚合氯化铝，是一种高效、价廉、广谱的净水剂。该产品是以铝材加工厂排放的含铝离子的废碱液和废硫酸液为原料，同一定比例的固体聚合氯化铝或三氯化铝复配、络合制成的黄褐色乳浊液。该产品将废弃物资源化，原料充足，设备投资少，工艺流程简单，成本低，生产过程不产生任何污染。它主要用于工业给水和废水絮凝处理，如含油废水、乳化油废水、印染、啤酒、制革、造纸、制药、食品废水和含氟、磷废水的处理。
1、一种改性液体聚合氯化铝又称聚硫氯化铝(PACS)是黄褐色乳浊液，其特征在于理化指标：相对密度，(20℃)>1.17g/cm3；氧化铝含量> 5.0%；盐基度40.0-70.0%；水不溶物含量≤1.0%；1%水溶液的pH值3.5-5.0；硫酸根含量<18.0%。
2、一种制备权利要求1所述的改性液体聚合氯化铝(PACS)的生产方法，原料为铝材加工排放含铝离子的废碱液、硫酸废液及固体聚合氯化铝或三氯化铝。其中废碱液含氢氧化钠40-80g/L，含铝>9g/L；硫酸废液含硫酸150-200g/L，含铝10-25g/L。固体聚合氯化铝或三氯化铝为工业品(氧化铝含量≥27%或≥21%)。
3、根据权利要求2所述的改性液体聚合氯化铝的生产方法；其特征在于原料的投料比，以控制产品的pH值、盐基度、氧化铝和硫酸根的含量来计算各种原料的投料量，原料的投料比是水：废碱液：硫酸废液：固体聚合氯化铝=1:(0.4-1.2):(0.6-0.2):(0.5-0.8)。
4、根据权利要求2所述的改性液体聚合氯化铝的生产方法；其特征在于，在搪瓷反应釜搅拌情况下，按权利要求3所述投料比先加水(自来水或井水)，再倒入废碱液。然后缓慢加入硫酸废液，保证所产生的白色沉淀溶解，控制pH值为1.8-3.0，搅拌30分钟后，此时溶液为无色透明。再加入固体聚合氯化铝继续搅拌1小时，放入塑料桶。每塑料桶盛产品25kg或50kg，放置24小时进行熟化，便为黄褐色乳浊液产品。
5、根据权利要求2所述的改性液体聚合氯化铝的生产方法；其特征在于，处理工业废水的使用液(稀释液)为1%-5%，投加量0.001%-0.5%，适用pH值范围6-9，SS去出率≥90%，COD去出率60%-90%。处理工业废水包括含油废水、乳化油废水、啤酒、制药、食品、印染、造纸、制革、含氟、含磷等废水。
本发明核心是NaAlO2、Al2(SO4)3、H2SO4和聚合氯化铝为原料反应生成含有SO4-的聚合氯化铝称之改性液体聚合氯化铝(PACS)。其中主要原料来自铝材加工厂的氧化车间排放的含铝离子的废碱液和硫酸废液。全国铝材加工厂200余家，每年排放大量含铝的废碱液和废酸液，污染环境，又浪费资源。如果能利用这些废碱液和废酸液同聚合氯化铝互配生产净水剂PACS其稳定性和絮凝效果优于PAC，具有废弃物资源化可持续发展的特色。该产品适合于净化各种工业废水。
目前在我国生产该产品的现有技术领域中，主要以Al(OH)3、HCL、H2SO4和Na2CO3工业品为原料生产该产品，反应温度需要110℃，加热5-7h，可产生有害气体污染环境，而且成本高，不利于推广使用。针对现有存在的问题研制一种改性液体聚合氯化铝，以适应工业废水处理是十分必要的。
鉴于现有技术所存在的问题，本发明的目的在于利用铝材加工厂排放的废碱液，含NaOH：40-80g/L，含Al≥9g/L；硫酸废液含H2SO4：150-200g/L，含铝10-15g/L。固体聚合氯化铝为工业品，Al2O3含量≥27%，或用AlCl3代替，其Al2O3含量≥27%，由于废碱液和废酸液的浓度是变化的，所以原料的投料比是一个范围值，如水：废碱液：硫酸废液：固体聚合氯化铝=1:(0.4-1.2):(0.6-2.0):(0.50-0.80)，具体比例以控制产品的pH、盐基度、氧化铝和硫酸根的含量理化指标。
本发明所述的改性液体聚合氯化铝又称聚硫氯化铝(PACS)是黄褐色乳浊液，其理化脂标：相对密度(20℃)≥1.17g/cm3氧化铝含量≥5.0%；盐基度40.0-70.0%；水不溶物含量≤1.0%；1%水溶液的pH值3.5-5.0；硫酸根含量≤18.0%。
本发明所述的改性液体聚合氯化铝(PACS)的生产方法，原料为铝材加工排放含铝离子的废碱液、硫酸废液及固体聚合氯化铝或三氯化铝。其中废碱液含氢氧化钠40-80g/L，含铝≥9g/L；硫酸废液含硫酸150-200g/L，含铝10-25g/L，固体聚合氯化铝或三氯化铝为工业品(氧化铝含量≥27%或≥21%)。
本发明所述其原料的投料比，以控制产品的pH、盐基度、氧化铝和硫酸根的含量来计算各种原料的投料量。原料的投料比是水：废碱液：硫酸废液：固体聚合氯化铝=1:(0.4-1.2):(0.6-0.2):(0.5-0.8)。按上述原料的投料比向搪瓷反应釜(1.5m3)加入一定数量的自来水。在搅拌情况下投加是量约一半量的废碱液，然后逐渐倒入硫酸废液，使其产生的白色沉淀溶解，pH为1.8-3.0时，便停止加入硫酸废液，此溶液为无色透明的聚合硫酸铝，但不稳定易分解生成沉淀，而降低絮凝效果。如果没有合适加水比例，将无法生成无色透明的聚合硫酸铝(PAS)溶液。为提高稳定性和絮凝效果，加入固体聚合氯化铝(PAC)调节pH值，使其盐基度在40.0-70.0%，PAS与PAC共聚制成改性液体聚合氯化铝即聚硫氯化铝(PACS)。为黄褐色乳浊液，静止熟化后，分为两层，上层为棕褐色液体，下层为淡黄色沉淀物。使用时搅拌均匀，稀释成1%-5%的使用液，适用于处理含油废水、乳化油废水、印染、啤酒、制革、造纸、制药、食品废水和含氟、磷废水等。投药量0.001%-0.5%，适用pH范围6-9。
本发明所提供的改性液体聚合氯化铝用途广泛，该产品全部生产过程，不需加热，没有废物产生，无环境污染，设备投资少。生产操作简单，以废弃物为原料，成本低廉，PACS较PAC的絮凝效果要好，具有显著经济效益和环境效益。
本发明的具体实施例可进一步说明本发明产品的制法及用途。
实例1：废碱液含NaOH 53.3g/L、AL3+、27.7g/L，硫酸废液含H2SO4 180.9g/L、AL3+ 16.6g/L。向反应釜中加入150kg水，搅拌条件下倒入100kg废碱液，再逐渐加入140kg硫酸废液。继续搅拌30分钟后，再加入固体PAC140Kg搅拌1小时，放置24小时，即得产品680kg，用塑料桶盛装每桶25kg或50kg。产品的相对密度(20℃)1.20g/Cm3、Al2O3 8.3%，盐基度58%、SO4- 3.8%。
实例2：废碱液含NaOH 43.2g/L、Al3+8.5g/L。硫酸废液含H2SO4 195Kg/LAl3+ 12g/L。加料顺序和操作条件同实例1。投料比为水:废碱液:硫酸废液:PAC(固)=300kg:315kg:252kg:220kg。产品1087kg，相对密度(20℃)1.19g/Cm3, Al2O3 6.7%、盐基度52%、SO4- 4.5%。
实例3：废碱液含NaOH 67g/L、Al3+ 38.5g/L，硫酸废液含H2SO4 165g/L、Al3+ 12g/L。加料顺序和操作条件同实例1。投料比为水：废碱液：硫酸废液：PAC(固)=300kg:170Kg:498kg:175kg。产品1143kg，相对密度(20℃)1.18g/Cm3,Al2O3 5.9%、盐基度58%、SO4- 7.2%。
使用本发明产品对多种废水处理实例如下：
实例4:处理大连机车车辆厂的含油废水
| 絮凝剂 |
加入量(mg/L) |
处理前 |
处理后 |
| pH |
油(mg/L) |
SS(mg/L) |
COD(mg/L) |
pH |
油(mg/L) |
SS(mg/L) |
COD(mg/L) |
| PACS |
10 |
8.8 |
105 |
217 |
158 |
8.2 |
3 |
30 |
22 |
| PAC |
10 |
同上 |
8.3 |
5 |
38 |
30 |
絮凝剂的加入量是以Al2O3计量的。
实例5：处理印染废水
| 絮凝剂 |
废水种类 |
加入量(mg/L) |
处理前 |
处理后 |
| pH |
油(mg/L) |
SS(mg/L) |
COD(mg/L) |
pH |
油(mg/L) |
SS(mg/L) |
COD(mg/L) |
| PACS |
黑色 |
0.3 |
7.3 |
156 |
520 |
304 |
6.5 |
3 |
10 |
100 |
| PAC |
黑色 |
0.3 |
同上 |
6.5 |
5 |
14 |
112 |
| PACS |
兰色 |
0.3 |
7.8 |
170 |
540 |
320 |
6.7 |
5 |
9 |
97 |
| PAC |
兰色 |
0.3 |
同上 |
6.7 |
8 |
13 |
108 |
实例6：处理制药废水(水处理技术，2000,26(1)，53-55)
| 絮凝剂 |
加入量(mg/L) |
处理前 |
处理后 |
| pH |
SS(mg/L) |
COD(mg/L) |
pH |
SS(mg/L) |
COD(mg/L) |
| PACS |
300 |
7.3 |
1560 |
2940 |
6.1 |
140 |
506 |
| PAC |
300 |
同上 |
6.2 |
152 |
548 |
实例7：处理肉联厂废水油废水(环境保护，1998，(9),18-20)
| 絮凝剂 |
加入量(mg/L) |
处理前 |
处理后 |
| pH |
油(mg/L) |
SS(mg/L) |
COD(mg/L) |
pH |
油(mg/L) |
SS(mg/L) |
COD(mg/L) |
| PACS |
200 |
7.1 |
346 |
327 |
1476 |
7.0 |
52 |
90 |
150 |
| PAC |
200 |
同上 |
6.9 |
38 |
83 |
147 |
实例8：处理大连华润啤酒有限公司啤酒废水
| 絮凝剂 |
加入量(mg/L) |
处理前 |
处理后 |
| pH |
SS(mg/L) |
COD(mg/L) |
pH |
SS(mg/L) |
COD(mg/L) |
| PACS |
50 |
7.5 |
187 |
1220 |
7.4 |
59 |
385 |
| PAC |
50 |
同上 |
7.4 |
66 |
398 |
实例9：处理含氟废水
大连大显股份有限公司含氟废水，pH为9.5，F-浓度60mg/L，PACS投加量为200mg/L时，处理后出水中F-浓度为9mg/L，达到排放标准。
实例10：处理洗涤剂(LAS)废水
| 絮凝剂 |
加入量(mg/L) |
处理前 |
处理后 |
| pH |
SS(mg/L) |
COD(mg/L) |
LAS(mg/L) |
pH |
SS(mg/L) |
COD(mg/L) |
LAS(mg/L) |
| PACS |
100 |
7.0 |
55 |
890 |
854 |
6.9 |
26 |
97 |
16 |
| PAC |
100 |
同上 |
6.9 |
30 |
89 |
17 |
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