工业化聚硫酸铝的研究.doc

工业化聚硫酸铝的研究无机盐工业INORGANICCHEMICALSINDUSTRY第41卷第11期2009年11月工业化聚硫酸铝的研究李凯.李润生.曾明(1.武汉市中润精细化学品有限公司,湖北武汉433102;2.深圳中润水工业技术发展有限公司)摘要:聚硫酸铝(PAS)是与聚氯化铝(PAC)同步研发的一种无机高分子混凝剂.PAC目前已成为全球主导的水处理混凝剂,而PAS一直未能成功投人工业化生产和应用,其原因主要在于PAS的化学稳定性和生产,使用成本等方面.由于深圳中润公司研发的新型添加剂和工艺流程的改进,目前液体PAS的稳定期已达到1a以上,生产成本仅与硫酸铝相当,而使用成本则低于各种无机混凝剂.因此,PAS已具备工业化生产和应用的前景.关键词:聚硫酸铝;混凝剂;聚氯化铝;水处理剂中图分类号:TQ133.1文献标识码:A文章编号:10064990(2009)11000803StudyprogressofindustrializedpolymericaluminumsulfateLiKai,LiRunsheng,ZengMing(1.WuhanZhongrunFineChemicalsCo.,Lid.,Wuhan433102,China:2.ShenzhenZhongrunWaterIndtuTechnologyDevelopmentCo.,Ltd.)Abstract:Polymericaluminumsulfate(PAS)isaninorganicmacromoleeularcoagulantwhichhasbeenreseachedanddevelopedwithpolymericaluminumcholoride(PAC)synchronously.PAChasbecometheworldSleadingwatertreatmentcoagulants,while,PAShasnotbeenabletosuccessfullyputintoindustrialproductionandapplication.MainreasonliesinPASSchemicalstability,production,andusecost.AsShenzhenZhongrunWaterIndustryTechnologyDevelopmentCo.,Ltd.changedtheprocessflowanddevelopedanewadditiveforPAS,thestabilityperiodofliquidPAShasexceededoneyear,andtheproductioncostisjustasthesalneasaluminiumsulfate(AS),buttheusecostislowerthantheotherinorga-niccoagulants.Therefore,PAShasalreadypossessedthebroadprospectsforindustrialisationandapplication.Keywords:polymericaluminiumsulfate;coagulant;polymericaluminiumchloride;watertreatmentchemicals聚硫酸铝(PAS)与聚氯化铝(PAC)几乎是国际上同时进行开发研究的新一代无机高分子水处理混凝剂E.聚硫酸铝的研究和专利虽然不少,但几乎均无法进行有效的工业化生产和应用.其原因如下:1)生产方法繁琐.2)产品生产成本高E53.3)产品稳定性差J.4)产品混凝性能受自然条件影响大j.5)产品有效成分低.深圳中润公司自20世纪80年代就致力于聚硫酸铝工业化技术的开发,目前已克服聚硫酸铝生产工艺与产品存在的主要技术问题,为工业化生产和应用开辟了广阔前景.1聚硫酸铝的性质聚硫酸铝,通式为:Al(OH)(s0),一(0<17,<5,m10).聚硫酸铝是在铝盐水解聚合和混凝机理的研究基础上发展起来的一代新型水处理混凝剂,其混凝性能与聚氯化铝相似.深圳中润公司研发的工业化聚硫酸铝液体产品有效成分氧化铝质量分数在10%14%,盐基度)在070%,液体产品稳定期可达1a以上.表1为PAS盐基度与pH关系表.从表1可看出,PAS盐基度与pH成正相关关系.高的溶液pH有利于减少水处理中的腐蚀性,并有利于造纸中性施胶.表1PAS盐基度与pH表2009年11月李凯等:工业化聚硫酸铝的研究41图1为PAS中氧化铝含量与密度的关系图.从图1可看出,在等同氧化铝含量下,PAS盐基度越高,溶液密度越小,有利于运输和贮存.一1釜1-;O_B=20%B=30%OB=40%B=50%?=60%+口=70%(AIO3)/%图1PAS中氧化铝含量与密度的关系中润公司PAS产品检测数据符合表2(中润公司PAS的技术指标)要求.外观:液体是无色至淡黄褐色透明液体,固体是白色颗粒或粉末.产品使用稀释浓度:液体w(AlO,5%,固体W(A1:0)10%.产品不可与其他混凝剂混合使用.表2中润公司PAS的技术指标液体O00020.0005O.0001O.000010.0005固体O.0006O.0015O.0003O.000o30.00152PAS的混凝效果2.1不同盐基度的PAS混凝效果不同盐基度的PAS混凝效果比较见图2.图2表明,混凝效果随盐基度升高而提高,盐基度为60%时混凝效果最佳.盐基度为70%的PAS混凝效果低于盐基度为60%的PAS的混凝效果.;芝2囊1.O1.52.02.53.03.5加药量P(A1O)/(rag-L)3Aci妄i爱浊度为38.8NTu;水温为9;pH为7.65图4浏河长江水混凝效果比较水(加药量长江水(加药量盐基度/%图2不同盐基度的PAS混凝效果比较2.2不同水温下的混凝效果比较4种混凝剂(注:ZRPAC为深圳中润公司研发,上海和长三角地区广泛使用的一种高效PAC)不同水温下的混凝效果比较见图3.从图3a可看出,在水温为18时,PAS混凝效果优于硫酸铝,在加药量为2mg/L以下时低于PAC和ZRPAC,在加药量大于2mg/L时,混凝效果优于PAC,与ZRPAC接近.从图3b可看出,原水温度为25oC,PAS混凝效果低于硫酸铝,PAC和ZRPAC.己8乏娱2熏qAC加药量AlO)/(rag?L.)加药量(AlO,)/(rag?【=)a一水温为l8qC;浊度为23.6NTU;b一水温为25浊度为22.5NTU图3东江水混凝效果比较2.3不同原水混凝效果比较不同原水混凝效果比较见图46.从图46可看出,在所试验的不同原水条件下,PAS混凝效果优于硫酸铝,与PAC相接近,而稍差于ZRPAC.PAC21爱藻1.01.52.02.53.03.5加药量(AlO)】/(mg?L.)浊度为23.5NTU;水温为8图5张家桥长江水混凝效果比较2.4污水处理混凝效果比较图7为东莞运河污水混凝效果比较.从图7可1.01.52.02.53.03.54.0加药量(AlO)/(rag.L)浊度为31.6NTU;水温为9;pH为7.50图6苏州太湖水混凝效果比较看出,对于东莞运河污水,PAS混凝效果优于硫酸铝和PAC.一42无机盐工业第41卷第11期1昌Z1翅3.04.05.06.07.0加药置(Al:O)】/(mg.I)浊度为22.8NTU;水温为l2;pH为7.68图7东莞运河污水混凝效果比较2.5与国外PAC产品混凝效果的比较2.5.I4种混凝剂与日本PAC的比较图8为4种混凝剂与日本PAC液体,W(A1:0)为10.22%,盐基度为53.83%混凝效果的比较.从图8可看出,PAS混凝效果不低于日本产PAC3Z爱AC浊度为12.4NTU;水温为l6;pH为7.7图8昆山傀儡湖水混凝效果比较3经济分析以江苏太仓和广东东莞两地混凝剂生产成本为例,对几种混凝剂进行经济比较.江苏太仓生产硫酸铝(AS)以(A1O)为7.8%计:售价350t;生产ZRPAC以W(A120)为8%计:售价820t;生产PAS以W(A12O)为10%计,其生产成本与等氧化铝含量的硫酸铝相当,售价按600t计.与AS相比,PAS生产利润高出117.7t以(A1O)为7.8%计.东莞生产As以(AI0,)为7.8%计:售价400t,利润按80t计;生产PAS以W(A1203)为10%计,售价按650t计,利润约为240t.东莞污水处理用PAC以(A1:0,)为10%计,售价750Yv_/t.处理1万t水的药剂成本(按等效加药量折算)见表3.表3的结果表明,对于污水处理和自来水一蔓摹L囊.鱼一生一一奠一一鱼一蔓,一鼻?一净化,PAS的药剂费用均低于其他参比的混凝剂.表3水处理药剂费用比较AS606.0PAS297.0PAC463.0ZRPAC242.6193.1347.3401.Oll7.0325.010o.O140.470.2211.382.04结论1)PAS盐基度为60%时混凝效果最佳.2)水温对PAS混凝效果有较大影响,对于东江水,水温为18时,PAS混凝效果优于硫酸铝,水温为25时低于硫酸铝.3)对于所试验的原水(长江水,太湖水,东江水和东莞运河污水),PAS混凝效果均优于AS,普通PAC,而稍逊于ZRPAC.4)PAS与国外混凝剂混凝性能比较,效果不低于国外PAC.5)生产PAS的利润高于AS,PAC和ZRPAC.PAS处理试验各种原水的药剂费用最低.6)PAS目前尚存在以下缺点:稀释浓度一般不宜低于W(AIO)为5%;水温较高时混凝效果尚不理想;固体产品溶解和稳定性较差;(A10)高于10%以上的液体产品稍有结晶析出.对于所存在的缺点,尚需不断改进完善.参考文献:李润生.水处理新药剂碱式氯化铝M,北京:中国建筑工业出版社,1981:23.贾能铀,陆柱,项茜.水处理絮凝剂聚合硫酸铝的合成及性能评定J.华东化工学院,1993,19(5):633638.周勤,肖锦,吴有明.PASS在微污染饮用水原水处理中的应用研究J.环境科学与技术,2001,24(1):l618.谢少雄,黄功浩,林文惠.聚合硫酸铝的合成新工艺及性能研究J.大连铁道学院,1998,19(2):9293.迪特尔-哈斯,纳鲁?斯皮拉托斯,卡梅尔?若利科尔.聚合碱式硅硫酸铝:中国,1042340P.199005