聚合氯化铝的电化学制备及其凝聚作用

　　在水处理领域中, 凝聚工艺是水和废水处理最为普遍的关键操作单元, 其处理效果在很大程度上决定后续工艺的运行工况、出水水质和制水成本。凝聚处理能否高效关键在于适当地选择和使用凝聚剂。本文重点介绍聚合氯化铝的电化学制备及其凝聚作用。优先发展高效、廉价的凝聚剂, 是提高水质净化效能、降低制水成本的重要保证, 意义重大。

　　聚合氯化铝是当前工业生产量最多, 应用也最为广泛的絮凝剂, 它的制备始于60年代的日本, 近年来在我国发展迅速。以聚合铝为基本原料, 还可衍生制备出多种复合型的无机高分子絮凝剂。在聚合铝中引入少量SO2-4、PO3-4可分别制成聚硫氯化铝、聚磷氯化铝, 利用阴离子的增聚作用, 提高聚合度进而提高水的净化效果。

　　我国聚合氯化铝的生产始于70年代, 方法有: 1、废铝灰、煤矸石、铝矾土酸溶法或碱溶法, 此法得到的产品多为粗制品; 2、以工业氢氧化铝凝胶为原料, 采用盐酸热压溶一步或两步法制备, 因近年来原料价格持续上涨, 生产成本较高; 3、铝酸钙粉酸溶-碱调法, 此法制备成本较低, 易得固体产品, 但液体产品混浊, 杂质较多且不易过滤或静置去除。为克服上述方法的不足, 我们利用电化学原理, 尝试了聚合氯化铝的电化学制备方法研究, 考察了产品的性能。

　　聚合氯化铝的电化学制备

　　1.1电化反应设计

　　普通热化学反应Al+H+Al3++H2,反应主要发生在金属铝的表面上, 因反应放热会产生局部过热、暴沸, 也会造成铝漂浮现象。按电化学反应进行时, 因H2的析出是在正极( 阴极) 上进行, 故可避免热化学反应的不足。另外, 因工业盐酸中含有铁离子, 故溶液有颜色, 设计成电化学反应后, 因H2 的析出受过电位的影响会滞后, 而使溶液中的金属离子铁等在正极上先析出, 溶液呈无色透明状, 提高了产品质量。

　　1.2电化学反应装置

　　通过设计此反应装置可使H2 的产生发生在下部, 其上浮使溶液产生定向流动, 既可使溶液均匀也可防止过热等现象的发生, 使反应温和地进行。

　　2聚合氯化铝性质分析对制备的聚合氯化铝进行了性质

　　分析, 制备的产品为淡灰色, 经静置3h 后, 成无色透明溶液。性质分析表明, 经本法制备的聚合氯化铝符合化工部标准。

　　3、聚合氯化铝的性能研究

　　3.1除浊性能

　　在维持水的pH=7.0的条件下,以经电化学法制备的聚合氯化铝为絮凝剂对浊度为50NTU的原水进行除浊性能试验。

　　在聚合氯化铝加入量达0.2ml/L后,水中残余浊度达最低值, 再增加用量, 效果亦无大变化(残余浊度的测定方法是,经混凝后静置8min,取上清液测浊度)。实验表明, 经本法制备的聚合氯化铝除浊性能优良。

　　3.2 除COD和脱色性能

　　以本法制备的聚合氯化铝及Al2 ( SO4 ) 3 为絮凝剂处理某染料废水。聚合氯化铝较Al2(SO4)3具有较好的除COD 和脱色性能, 这反映了无机高分子絮凝剂较普通无机盐具有更佳的处理效果。

　　4 结论

　　(1) 电化学法制备聚合氯化铝, 反应温和, 易控制, 适合批量生产, 特别是对小量用户可采用此法自行制备;

　　(2) 经电化学法制备的聚合氯化铝除浊用量少, 除COD 和脱色性能优于Al2(SO4)3

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　　2014-4-25 Y