聚合氯化铝-PAC-生产工艺的实验研究

第29卷第3期凯里学院学报Vol.29�No.32011年6月JournalofKailiUniversityJun.2011聚合氯化铝(PAC)生产工艺的实验研究�周�昊1,罗�迪2(1.凯里学院学生处,贵州凯里�556011;2.凯里学院纪监办公室,贵州凯里�556011)摘�要:聚合氯化铝(PAC)是一种应用很广的无机高分子絮凝剂.介绍了以高岭土为原料制备高效聚合氯化铝混凝剂的方法;研究焙烧温度、焙烧时间以及盐酸浓度、酸浸时间等条件的影响,确定了制备聚合氯化铝混凝剂的条件:高岭土于650~800�焙烧2�0~2�5h,常压下100�时用15%~20%的盐酸浸取2�0~3�0h.关键词:高岭土;聚合氯化铝;混凝剂;生产工艺论文编码:Doi:10.3969/j.issn.1673-9329.2011.03.14��高岭土中含有大量的铝,可以用来生产聚铝.在我国尤其华北地区蕴藏的大量优质的煤系高岭土亟待开发,且内蒙古地区目前尚没有PAC生产厂家.因此如能成功利用高岭土生产PAC,能为高岭土的深加工开辟新途径,产生显著的经济、环境和社会效益.开发、探索其生产工艺具有重要意义.聚合氯化铝又称碱式氯化铝,简称PAC,是一种无机高分子絮凝剂,它是介于AlCl3和Al(OH)3之间一系列中间水解产物聚合而成的高分子化合物.聚合氯化铝通过羟基架桥聚合,分子中带有数量不等羟基,是一个多羟基多核配合物.聚合氯化铝有液体和固体2种状态.液体产品为无色、淡灰色、淡黄色、棕褐色透明或半透明液体.固体产品为淡黄色、黄色片状、粒状或块状,易溶于水,易脆的玻璃状晶体,经X光衍射证明为无定性结构,其中氧化铝含量为29%以上,碱化度65%~85%.具有较强的架桥吸附性能,澄清泥沙时间短,适应pH范围宽,不需要助凝剂,不受水温影响.水解过程中,伴随发生电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化学过程,易吸潮[1].高岭土生料化学活性低,晶体结构牢固,几乎不与酸反应,Al2O3浸出率很低,所以生产过程中用煅烧高岭土为原料,煅烧目的是脱去生料晶格中的水分,破坏其晶体结构,生成表面活性很高的偏高岭石,其中的Al2O3转化成�-Al2O3,它与盐酸反应较快,Al2O3浸出率可达90%,锻烧脱水反应可表示如下[2].Al2O3�2SiO2�2H2O�Al2O3�2SiO2+2H2O[3].煅烧高岭土与盐酸反应生成结晶氯化铝(Al2Cl3�6H2O).结晶氯化铝在大于100�开始分解,通过控制分解温度和时间,可以得到一种活性较高的中间体���碱式氯化铝,与水聚合形成一种无机高分子化合物聚合氯化铝,反应式如下.活化高岭石与盐酸反应,Al2O3�2SiO2+HCl�AlCl3+SiO2�滤出SiO2,在一定条件下可生成碱式氯化铝,AlCl3+H2O�Al(OH)x+Cl-3-x聚合,即得产品[4].由此可见,利用生料高岭土(Al2O3含量达37%以上)煅烧,其锻烧后熟料中含量可达42%,且极易被酸溶出的特点,用盐酸浸取高岭土中的Al2O3,使之变成结晶氯化铝.工艺流程大致分为四步:精矿煅烧活化、酸浸、热解和聚合[5].其工艺条件:(1)活化焙烧在750�温度下焙烧1h.(2)酸浸时盐酸浓度15%~20%,液固化3�1,反应时间2h,反应温度135�左右.(3)热解.酸浸反应结束后,将氯化铝上层液体浓缩、结晶,变为结晶氯化铝,结晶氯化铝在170~200�的温度下热解,分解出一定量的水份和HCl气体,当颜色变为淡黄色粉末状物质时,热解完全.热解时间一般约为4h,�52��收稿日期:2011-03-28作者简介:周�昊(1982-),男,福建连城人,凯里学院学生处助教,研究方向为无机化学.使结晶氯化铝经热解变为碱式氯化铝.(4)聚合.按照碱式氯化铝:水=1:5的比例,先将水加入搅拌器中,然缓慢加入碱式氯化铝粉末并搅拌,当混合液形成粘稠状灰色液体时,迅速放在冷水中冷凝一段时间后即形成浅色状固体,干燥后成为浅黄色粉末状聚合氯化铝[6].1�仪器与材料1�1�实验仪器62T51�A型马弗炉(上海市实验仪器总厂),BS110S型电子天平(北京赛多斯天平有限公司),PHT�P型酸度计(上海精密实验设备有限公司),DHG�9070A型鼓风干燥箱(上海精密实验设备有限公司),HH�4型恒温水浴锅(常州国华电器有限公司).1�2�实验原材料和试剂实验原材料:高岭土(福建).主要化学组成为:Al2O345�684%,Fe2O33�745%,其它50�571%.主要实验试剂:浓盐酸、浓氨水、10%磺基水杨酸指示剂、浓硝酸、标准锌溶液、酚酞指示剂、氢氧化钠溶液、乙醇溶液、氟化钾溶液.2�实验步骤和结果分析2�1�实验步骤制备流程:高岭土原矿�焙烧活化�加酸浸取�过滤�滤液�聚合�过滤�滤液(PAC产品).(1)高