#聚合氯化铝#-性价比高

聚合氯化铝无机高分子聚合氯化铝与传统铝盐和铁盐混凝剂相比, 具有投药量小、絮凝体形成速度快、颗粒密实、沉降速度快等特点, 广泛应用于工业用水、饮用水及污水处理方面, 取得了良好的经济效益和社会效益。聚合氯化铝可以看作是氯化铝水解反应的中间体，是由水合铝离子在不同的pH值条件下，通过羟基和氧原子的架桥作用形成的具有一定聚合度的聚合铝离子，其聚合度和分子量尚不能测定，通常以盐基度或碱化度B(B为聚合铝中羟基与3倍铝离子的摩尔比值)衡量。一般来说聚合铝的盐基度应控制在适当的范围内，以使絮凝效果达到 ，又使工业化生产成为可能。随B值不断增大，聚合铝中聚合铝离子Al13(OH)7+32、Al10(OH)3+22的Al13O4(OH)7+24等含量不断增多。聚合铝离子具有较强的架桥絮凝能力, 尤其是处理低温、低浊度水时效果很明显; 如果B值高于75% , 则聚合铝离子很容易发生水解形成不溶性氢氧化铝沉淀，失出絮凝作用。因此生产中将聚合氯化铝的盐基度控制在45% ～65%范围内比较合适。根据不同的含铝原料有不同的聚合氯化铝生产工艺。主要有铝矾土和煤矸石分步酸溶法、铝灰酸溶法以及氢氧化铝加压酸溶法等。铝灰酸溶法, 一次酸溶就可制成盐基度高于60%的产品, 但由于工业铝灰中杂质太多, 在饮用水处理中应用受到限制。利用铝矾土和煤矸石生产时, 由于这些原料中Al2O3的溶出困难, 即使加压溶解, Al2O3的含量也不高, 一次酸溶法聚合铝盐基度仅在20%～40% , 很难达到40%以上。

调整盐基度的方法为了提高产品中聚合铝离子的羟基含量或者说提高盐基度, 目前多采用氢氧化钠、碳酸钠、石灰等进行调整, 使低盐基度产品酸性降低, 加羟基桥联提高盐基度。例如可将聚合铝的盐基度由33%提高到50% , 方程式如下: Al2(OH)2Cl4+NaOH＝Al2(OH)3Cl3+NaCl（1） 2Al2(OH)2Cl4+Na2CO3+H2O＝2Al2(OH)3Cl3+2NaCl+CO2（2） 2Al2(OH)2Cl4+Ca(OH)2＝Al2(OH)3Cl3+CaCl2（3）上述三种物质都可以用来提高盐基度，聚合铝与氢氧化钠、碳酸钠、石灰水反应的摩尔比分别为 1∶1，1∶0.5，1∶0.5，碱的化合价越高，分子量越小，提高相同值的盐基度时所用的碱量就越小，另外生成的副产物氯化钠或氯化钙无法与聚合氯化铝分离。它们不仅会降低聚合物中的有效成分，还会增大固体产品的吸湿性和后处理的难度。因此在调整盐基度时要求加入的碱应尽可能含较多的氢氧根，同时引入的副产物尽量少，保证不会引起聚合氯化铝性能的变化。铝酸钠是一种含铝的弱碱，也可以用来调整聚合氯化铝的盐基度: 2.5Al2(OH)2Cl4+NaAl(OH)4＝3Al(OH)3Cl3+NaCl（4）由上述反应可知，利用铝酸钠调整可将聚合氯化铝的产量提高16.7%，而副产物氯化钠的量仅是氢氧化钠和碳酸钠的40% 。因此用铝酸钠调整盐基度是比较理想的。低盐基度聚合氯化铝溶液仍是一种酸性比较强的液体，它可以与铝屑发生作用，生成氢气和高盐基度聚合氯化铝, 反应方程式如下: Al2(OH)nCl5-n+2mAl+6mH2O →A2+2m(OH)n+6mCl5-n+ 3mH2↑（5） 调整后的盐基度为B B=n+6m/3(2+2m)×（6） 利用铝屑可以将盐基度调整到75%，同时不会将任何副产物引入产品，既可以提高盐基度，也可以增加氧化铝含量。在采用此法时，必须妥善处理好氢气的排放, 以免引起爆炸。 3、物料计算与调整方法设低盐基度聚合氯化铝的指标为:Al2O3为18%，盐基度B为40%，根据聚合氯化铝的分子式Al2(OH)nCl6-n可知:B=n/6×=40%，则n=2.4。因此分子式为Al2(OH)2.4Cl3.6，根据盐基度定义和方程式（5） ，在达到要调整的盐基度B时, 物料的定量反应关系式（6）式计算:B=n+6m/3(2+2m)× 如果调整后盐基度 B=70% , 则 B=n+6m/3(2+2m)×=70% ，解出 m= 1 因此，以盐基度40%的聚合氯化铝与铝屑作用的反应方程式为: Al2(OH)2.4Cl3.6+2Al+6H2O →Al4(OH)8.4Cl3.6+3H2↑（7） 根据方程式（7）就可计算出调整定量聚合氯化铝盐基度所需铝屑的量。如设1000g低盐基度聚合氯化铝中含氧化铝量和含铝量分别为M1和M2。 M1(Al2O3)=1000×18%=180g M2(Al)=180 ×(27×2)/(27×2+16×3)×1/27= 3.53mol 按式（7）所需铝屑的量M3为: M3 = 3.53/2×27×2×1=95. 31g 即95.31g铝屑与上述溶液反应，就可以将盐基度提高70% 。同时，上述例题中若将盐基度提高到60% 时, 解出m=0.5，需加铝屑量M3为 M3= 3.53/2×27×2×0.5=47. 66g 另外利用方程式（7）还可以计算定量的聚合氯化铝与定量铝屑反应后产物的盐基度。 1000g上述溶液与150g铝屑反应，根据方程式（8）可以计算B，上述溶液中含聚合氯化铝的量为: Al2(OH)2.4Cl3.6+2mAl+6mH2O →Al2+2m(OH)2.4+6mCl3.6+3mH2↑（8） 1000×18%×(2 × 27)/ (2×27+3×16)/(2×27)=1.765mol 按方程式( 8) 反应时: m =150/(2×27×1.765)=1.574mol 则：B=(2.4+6×1.574)/3(2+2×1.574)×=76.7% 在调整盐基度时对于定量的聚合氯化铝，即可以计算达到所需盐基度时投加铝屑的量，也可以预测加定量铝屑后终反应产物的盐基度。理论计算值与实际加铝定值间误差不超过1%，调整聚合铝盐基度时应加适量的水，控制终产品中三氧化二铝的浓度不要超过20%，浓度过大容易出现混浊沉淀。