利用粉煤灰制备聚合氯化铝

1、利用粉煤灰制备聚合氯化铝化工083缪钊200810801131一、立项依据及国内外现状立项依据：在当今环保产业技术领域中，水处理药剂与材料在当前水工业污染治理与节水回用净化处理工程技术领域中应用最广泛，用量最大的特殊产品。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万t。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的注意。我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料。近年来，我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为7.3%,电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995年粉

2、煤灰排放量达1.25亿吨，2000年约为1.5亿吨，到2010年将达到3亿吨，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。另一方面，我国又是一个人均占有资源储量有限的国家，粉煤灰的综合利用，变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决我国电力生产环境污染，资源缺乏之间矛盾的重要手段，也是电力生产所面临解决的任务之一。在近几十年来，随着人口数量的几何增长、现代工业废水的乱排乱放、城市垃圾、农村农药喷洒等，造成本来已是极少的淡水资源加剧短缺，无法为人类所用。据统计，目前水中污染物主要为有机化学物、碳化物、金属物等。在我国，只有不到11%勺人饮用符合我国卫生标准的水，而高

3、达65%勺人饮用浑浊、苦碱、含氟、含神、工业污染、传染病的水。2亿人饮用自来水，7000万人饮用高氟水，3000万人饮用高硝酸盐水，5000万人饮用高氟化物水，1.1亿人饮用高硬度水。现阶段，我国污水的处理能力低下。全国各大城市的地下水都不同程度受到污染。我国七大水系中有一半河段受到污染，86%J市河段污染超标。国内外利用粉煤灰制备聚合氯化铝现状：聚合聚合氯化铝(P0lyalIlminumchl0ride，简称PAC称碱式氯化铝、羟基氯化铝，简称聚合铝，是介A1CI，和AI(OH)之问的水解产物。产品有液体固体2种。液体PA久淡黄色或无色透明液，但际色泽因含杂质及盐基度大小不同而异，有黄褐、灰

4、黑色、灰白色多种。固体PAC色泽与液产类似，其形状也随盐基度而变，盐基度在30%以时为晶体；在60以上时逐渐变为玻璃体或树脂。固体PAC盐基度在70以上时不易潮解。PAC味酸涩，易溶于水并发生水解，同时伴随发生电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化学过程合氯化铝加热到110C以上时会发生分解放出氯氢，并分解为氧化铝。PAC与酸作用发生解聚反，使聚合度和碱度降低，最后变成为正铝盐；可成氢氧化铝沉淀或铝酸盐与硫酸铝或其他多价混合时易生成沉淀，一般会降低或完全失去混凝能。液体PACT品可用清洁、耐酸碱的专用储罐车)或聚乙烯塑料桶包装、运输。固体产配用内聚乙烯塑料袋的塑料包装袋包装。PAC应储存在凉、通风、

5、干燥、清洁的库房中。运输过程中防雨淋和烈日曝晒，应防止潮解。装卸时要小心放，防止包装破损。液体产品储存期半年，固体产品储存期1年。失火时，可用沙土、二氧化碳灭火器扑救。PAM腐蚀性，如不慎溅到皮肤上要立即用水冲洗干净。聚合氯化铝是一种高效净水剂，能除菌、除臭、脱色等。由于特性优势突出，适用范围广，用量可比传统净水剂减少30%以上，成本节省40%以上，已成为目前国内外公认的优良净水剂。此外，聚合氯化铝还可用于净化饮用水和自来水给水等特殊水质的处理，如除铁、除镉、除氟、除放射性污染物、除浮油等。近年来聚合氯化铝已发展成为技术成熟、市场销量大的净水剂，并有逐步取代传统净水剂的趋势。聚合氯化铝在国内外

6、是发展较快的精细化工产品在水处理中是一种高效的絮凝剂，其研发对水处理及精细化工具有重要意义。目前在产品开发上有两个方向一是开发新材料制备聚合氯化铝产品，以铝屑、铝灰及铝渣等原料制备聚合氯化铝产品，工艺较为简单，早期发展较为迅速，近年来利用工业生产的废弃物(粉煤灰、煤矸石)作为原材料的研究应引起足够重视利用工业废弃物作为原料来生产聚合氯化铝既节省材料费，又能使废物循环利用，是非常有市场应用前景的研究领域另外一个方向是聚合氯化铝与无机或有机高分子絮凝剂复合或复配应用的研究，复合或复配药剂可以弥补单一絮凝剂的不足，兼具了各自单一絮凝剂的优点，适应范围广，还能提高有机物的去除率，降低残留金属离子浓度，

7、能明显提高絮凝效果。止匕外，目前国内PAC勺生产工艺多为间歇生产，污染严重，原料利用率低，产品质量不稳定，开发高效连续化生产工艺，必将成为今后工业生产研究的热点!我国聚合氯化铝主要应用在工业污水、自来水给水净化等领域，此两个领域的消费量约占消费总量的70%。在工业污水净化中使用比例占40%以上；自来水给水净化及生活污水处理中使用比例在30%左右；工业循环水及江河水库净化占20%；其他占10%。随着国家对环保治理要求的进一步提高，在工业污水处理中的使用量仍将大幅度提高。参考文献1. 李红梅常东胜，应用粉煤灰和废酸生产净水剂一聚合氯化铝的实验研究，齐齐哈尔医学院学报，2003年第24卷第8期.2.

8、 汪多仁，聚合氯化铝的开发与应用进展，铝镁通讯，2010年No23. 刘艳红，陆彦彬，聚合氯化铝生产技术的研究，中国环境管理干部学院学报，2005年3月，第15卷第1期。4. 方宏庄，酸溶法从粉煤灰中制取聚合氯化铝的研究，环境工程，第8卷第6期5. 谢炜平，利用酸溶一微波热解法从粉煤灰中制取聚合氯化铝的研究，煤炭加工与综合利用，1998年第4期。6. 王丽华，王东升，利用粉煤灰制备氯化铝溶液的实验研究，桂林工学院学报，2005年4月，第25卷第2期。二、研究内容1、粉煤灰制备聚合氯化铝对原料的要求研究。2、粉煤灰制备聚合氯化铝的工艺条件研究。3、粉煤灰制备聚合氯化铝的工艺条件的确定。4、聚合氯

9、化铝中有效铝的测定。5、聚合氯化铝对污水处理效果的研究。6、污水PH值对聚合氯化铝处理效果的影响。7、粉煤灰制备的聚合氯化铝与其他类型的絮凝剂处理效果比较。主要解决的问题：1、对粉煤灰资源化利用。2、研究新型净水剂，有效处理工业废水，解决三废问题，以废治废。三、研究方案1.用粉煤灰制备水处理聚合氯化铝絮凝剂的工艺流程如下：Ha粉灰KF分亮1hj涔:液I我.茨V利用群表却做.液:探技热蚱I迪化固态名一|配1m取PAC的工艺流程2试验方法2.1酸溶按一定KP/粉煤灰重量比，加入一定浓度的HCI溶液，在沸腾回流装置中进行反应，其中溶液的沸点即为反应的温度。主要反应如下：6HC1+6KF+SiO2-i

10、6KC1+HGF6+2HQ6HCI+AIA2AIC1S+3HQ2.2过滤分离将酸溶后的固液体混合物抽滤分离，得到内含A10J的溶液和残留灰渣。2.3纯化过程因采用KF作助溶剂，溶液中含有一定量的氟必须除去。经加热蒸储。K+与形成KSiF在酸溶液中沉淀，氟可为KS】F.所沉淀而除去在此过程中蒸储出的HF.HCLI可循环回酸溶粉煤灰中。最后过滤得A】CI?纯化液及硅酸盐残渣02.4微波热解将纯化后的AlCla|溶液放人微波炉内加热。加热过程中，用塑料管将所产生的HC1气体从微波炉中排出冷凝，并每隔一定时间加入同样体积的沸水，以保持稳定的溶液浓度。最后得到不同盐基度的PAC。反应如下：2A©-6HQ-Ab(OHXC)*_J+<12-n)H,O+nHClmAh(OH)qj+mxHQ*AMOH)©xHiOL2.5测定絮凝剂对污水的处理效果：絮凝剂中的有效成分就是三氧化二铝，絮凝剂中有效铝的含量直接关系到所制备的净水剂在污水处理工艺中的效率，所以在制备好絮凝剂后需对其处理效果进行测定(分别用不同组成不同PHS的污水对该净水剂的净水效果进行测定)，并与其他类型的絮凝剂的处理效果相比较。找出用煤什石制备的聚合硫酸硅酸铁铝絮凝剂的优点与不足。四、项目研究