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复合双酸聚氯化铝生产方法

  • 有机复合聚合双酸氯化铝用于给水与城市污水的一级强化絮凝,废水处理的混凝沉降。
    在水处理中,混凝沉降是去除水中胶体悬浮杂质、有机物杂质的重要单元操作步骤,混凝沉降的效果决定最终水处理效果和水处理的成本,目前许多水处理企业由于源水水质恶化、以及水处理量的增加,而水处理构筑物还来不及扩大和增加,这就要求混凝剂的水处理混凝效果必须提高。目前,无机高分子混凝剂如聚合氯化铝、聚合氯化铝铁已得到广泛的应用,但相对于目前一些水处理工艺来说,还是存在反应速度慢、絮凝矾花小等不足;在无机髙分子混凝剂中添加单一的有机高分子助凝剂也得到应用,但由于反应速度慢,不能使水中的胶体完全脱稳。
    即能快速反应,使水中胶体快速脱稳,又能形成 大矾花能快速沉淀的有机复合聚合双酸氯化铝。
    为实现以上目的,本技术方案是提供一种有机复合聚合双酸氯化铝,其特征在于,其有效成分为:三氧化铝Al2O3 4-16%;阴离子酸根1.0-6%(m/m);有机高分子的含量0.5-4%;盐基度为40-90%;密度1.10-1.38克/毫升;pH值2-4。
    所述的阴离子酸根是硫酸根SO4^2-和磷酸根PO4^3-。
    一种有机复合聚合双酸氯化铝的制备工艺,其特征在于,该工艺包括:
    首先在浓度为10-31%(m/m)的盐酸中加入含铝原材料,搅拌反应1-4小时,得Al2O3含量为4-18%、盐基度为40-90%的聚合氯化铝液体;然后在上述聚合氯化铝液体中添加能和Al2+形成氢键的酸根,以及可以溶解在聚合氯化铝中的有机高分子助凝剂,在温度为80-130℃的条件下在在反应釜或反应罐中内搅拌反应1-4小时,最终制备得到有机复合聚合双酸氯化铝。
    所述的含铝原材料为氢铝、铝矶土、铝酸钙粉等;所述的含阴离子酸根、能和 Al3+形成氢键的酸根物质为任意浓度的硫酸、磷酸、在水中有高溶解度的硫酸盐、磷酸盐;所述有机高分子助凝剂为HCA(聚二甲基二烯丙基氯化胺),固含量是20-40%。
    在聚合氯化铝中先添加阴离子酸根,利用酸根离子能和Al3+形成氢键,增加聚合铝本身的分子量和单个分子的电荷量,来使水中胶体快速脱稳;再在上述无机聚合物中添加有机高分子,促使矾花在短时间内可以形成大矾花,利于沉淀,从而提髙产品中和水中负电荷胶体的速度、能力和矾花沉降速度。
    本制法工艺优点是比聚合氯化铝及其一些复合产品具备更为优良的混凝效果,能使水中的胶体快速脱稳,提高去除水中杂质的能力。特别是对于提高因源水水质差、水处理量超过设计能力的水处理工艺的出水水质和水处理能力。
  • 具体实施方式
    以下结合附图和实施例作进一步说明。
    实施例1
    称58.5克浓度31%的盐酸,加入26.5克氢氧化铝,该氢氧化铝含Al2O3为64%(m/m),搅拌反应4小时,得到含Al2O3为17.8%(m/m)的聚合氯化铝液体,在上述液体中加硫酸(50%)12克,同时加入HCA2.7克,保持在120-130℃反应3小时,得到含Al2O3为15.6%(m/m);盐基度为40%;密度1.35克/毫克;含硫酸根SO4^2- 5.6%;含HCA2.9%;PO4^3-PH值2.5的产品。
    第一步生产聚合氯化铝的化学反应式:
    A1(OH)3+HCl → Al(OH)1.65 Cl1.36+H2O
    第二步加硫酸是利用其中的硫酸根形成氢键架桥作用,以形成大分子无机聚合物。加HCA形成有机、无机混合物。
    实施例2
    称83.3克浓度15%的电子副产盐酸,该盐酸中Al2O3为3%,加热到50℃,加入14.2克铝酸钙粉,该铝酸钙粉含Al2O3为50%(m/m),含总钙为30%(m/m),搅拌反应4小时,得到含Al2O3为9.1%(m/m)的聚合氯化铝液体,在上述液体中加磷酸(85%)1.6克,同时加入HCA 0.9克保持在80-130℃反应3小时,得到含Al2O3为8.7%(m/m);盐基度为80%、密度1.22克/毫克、含PO4^3- l.3%;含HCA 0.5%; pH值3.5的产品。
    第一步生产聚合氯化铝的化学反应式:
    Al2O3.CaO+HCl+AlCl3 → Al(OH)n Cl3-m + H2O (n=2.0-2.5)
    第二步同实例1
    以下是实施例1-4的合成配方及产品成分表,实施例3、4其制备过程与实施例2相同。
    合成配方及产品成份
    No. 聚合氯化铝含量和重量 加磷酸或含磷酸根的盐 加硫酸或硫酸铝 加HCA 产品中磷酸、硫酸根含量 产品中HCA的含量
    实施例1 17.8% 85.3克 / 加硫酸12克 2.7 5.6% 2.9%
    实施例2 9.1% 97.5克 1.6克 / 0.9 1.3% 0.83%
    实施例3 15% 90克 / 加硫酸铝 9克 1 4% 0.9%
    实施例4 10% 96.2克 加磷酸二氢钠2.9克 / 0.9 2.2% 1%
    应用实例:将以上实施例1、实施例2产品用于长江水在电厂大生产实验混凝除浊处理,同时和聚合氯化铝做对比。原水浊度40NTU,水温25℃,pH值7.2,处理结果见
    聚合硅酸氯化铝的混凝除浊效果
    产品\投加量浊度 投加量(以Al2O3量的mg/kg计,余浊单位NTU)
    5 3
    1 0.9 3.5
    2 1.0 3.3
    聚合氯化铝 3.2 42
    从以上结果可见,有机复合聚合双酸氯化铝的混凝除浊效果明显改良。在达到同样的水处理效果的基础上,使用聚合硅酸氯化铝比聚合氯化铝可以节省投加量30-40%。
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