第三章無機(jī)高分子混凝劑

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1、第三章無機(jī)高分子混凝劑無機(jī)高分子混凝劑第一節(jié)聚氯化鋁第二節(jié)聚硅硫酸鋁第三節(jié)聚硫酸鐵第四節(jié)聚合氯化鐵第一節(jié)聚氯化鋁聚氯化鋁簡介聚氯化鋁凈化方法聚氯化鋁合成方法聚氯化鋁干燥方法聚氯化鋁鋁形態(tài)研究聚氯化鋁的環(huán)境效應(yīng)第一節(jié)聚氯化鋁聚氯化鋁的應(yīng)用已經(jīng)有30多年的歷史，其應(yīng)用范圍和產(chǎn)量日益擴(kuò)大，但是對于其形態(tài)研究還不深入，聚鋁離子是研究無機(jī)高分子混凝劑的基礎(chǔ)，深入研究其結(jié)構(gòu)對于混凝劑的研究和使用具有非常重要的意義。聚氯化鋁一般表示為[Al2(OH)nCl6-n]m，其中n可取1～5中間的任何整數(shù)，m則為≤10的整數(shù)。根據(jù)新國家標(biāo)準(zhǔn)的修訂結(jié)果和無

2、機(jī)鹽命名規(guī)則，2003開始實(shí)施的新的國家標(biāo)準(zhǔn)將PolyaluminiumChloride命名為聚氯化鋁，并采用通式Aln(OH)mCl3n-m表示。第一節(jié)聚氯化鋁---合成方法聚氯化鋁的生成原料很多，包括鋁屑，鋁灰，煤矸石，鋁土礦，高嶺土，鋁酸鈣礦粉，氫氧化鋁等。其合成方法主要有鋁礬土法、鋁灰法和氫氧化鋁法。第一節(jié)聚氯化鋁---氫氧化鋁酸溶法合成方法以氫氧化鋁為原料生產(chǎn)聚氯化鋁是上世紀(jì)80年代國內(nèi)和目前國外普遍采用的一種工藝，氫氧化鋁純度高，生產(chǎn)產(chǎn)品重金屬含量非常低，但是由于氫氧化鋁的酸溶性比較差，一般采用加熱加壓酸溶的生產(chǎn)工藝。這

3、種工藝相對比較簡單，但是生產(chǎn)的聚氯化鋁的鹽基度往往比較低，一般在30～50％范圍內(nèi)。一般可在低鹽基度產(chǎn)品中投加鋁屑、鋁酸鈉、碳酸鈣、碳酸鋁、氫氧化鋁凝膠、石灰等，為了保證這種產(chǎn)品的重金屬含量低的優(yōu)勢，又不引入其它雜質(zhì)，一般采用加鋁屑和鋁酸鈉的方法。添加鋁屑和鋁酸鈉的方法成本要高于鋁酸鈣、鋁灰。采用氫氧化鋁加溫加壓酸溶和鋁酸鈣礦粉中和聚合等兩道工序，具體工藝流程圖(見圖3-11)：氫氧化鋁鹽酸加熱加壓聚合自然沉降或過濾低鹽基度聚氯化鋁難溶氫氧化鋁渣調(diào)整鹽基度高鹽基度聚氯化鋁過濾液體聚氯化鋁噴霧或滾筒干燥干粉或顆粒產(chǎn)品硫酸溶解或

4、直接回用廢渣鋁酸鈉鋁酸鈣鋁灰、鋁屑碳酸鈣石灰氫氧化鋁凝膠碳酸鋁圖3-11氫氧化鋁兩步法生產(chǎn)聚氯化鋁工藝流程圖第一節(jié)聚氯化鋁---氫氧化鋁酸溶法氫氯化鋁在高溫高壓下酸溶時，生成低鹽基度氯化鋁，反應(yīng)式如下：2Al(OH)3＋nHCl＝Al2(OH)6-nCln＋nH2O（式3-11）一般n值低于3，也就是鹽基度低于50％。在采用鋁酸鈣和氫氧化鋁凝膠等調(diào)整鹽基度時，可以將鹽基度控制得更低，這樣可以加強(qiáng)氫氧化鋁的溶解，減少不溶性氫氧化鋁的量第一節(jié)聚氯化鋁---氫氧化鋁酸溶法氫氧化鋁酸溶配比與溶出率及鹽基度的關(guān)系：表3-11氫氧化鋁與鹽酸摩爾

5、比與溶出率的關(guān)系項目Al2O3轉(zhuǎn)化率(%)鹽基度(%)pH值A(chǔ)l(OH)3:HCl=0.6:188.8?20.01.8Al(OH)3:HCl=0.9:170.8?20.02.2第一節(jié)聚氯化鋁---氫氧化鋁酸溶法反應(yīng)壓力對氧化鋁溶出率的影響：表3-12氧化鋁溶出率與反應(yīng)壓力的關(guān)系項目反應(yīng)壓力（MPa）Al2O3溶出率(%)鹽基度(%)pH值0.380.0151.80.488.020.02.20.4590.521.51.5第一節(jié)聚氯化鋁---氫氧化鋁酸溶法物料消耗：表3-13用氫氧化鋁生產(chǎn)1噸固體聚氯化鋁的物料消耗氫氧化鋁（無水）鋁酸鈣

6、礦粉工業(yè)鹽酸工業(yè)硫酸沉淀劑0.18～0.2噸0.30噸1.0噸0.05噸2～3Kg第一節(jié)聚氯化鋁---蒽醌廢酸生產(chǎn)法蒽醌(C14H8O2)的性質(zhì)與用途：蒽醌（Anthraquinone）的物理化學(xué)性質(zhì)：黃色針狀結(jié)晶，可燃，低毒，溶于乙醇、乙醚及丙酮，不溶于水，密度1.419～1.438，熔點(diǎn)286℃，沸點(diǎn)379～381℃。用途：有機(jī)染料重要中間體，可生產(chǎn)還原、分散、酸性、活性等染料。在造紙工業(yè)中用作紙漿蒸解劑。在化肥工業(yè)中用以制造脫硫劑蒽醌二磺酸鈉。蒽醌作為基本有機(jī)化工原料，用途廣泛，主要用于染料的生產(chǎn)。蒽醌及其衍生物可通過絡(luò)合等化

7、工反應(yīng)制成各種分子量較大、色澤鮮艷、著色力強(qiáng)的染料，從而形成色譜齊全、性能卓著的染料。第一節(jié)聚氯化鋁---蒽醌廢酸生產(chǎn)法蒽醌的生產(chǎn)工藝1.精蒽氧化法將純度86％以上的粗蒽投入汽化鍋，加熱使之熔化，在265～270℃下保溫,通入過熱蒸汽，使液蒽鼓泡氣化。蒽蒸汽和熱空氣混合進(jìn)入固定床氧化反應(yīng)器內(nèi)，在365±2℃，V2O5催化劑的催化下發(fā)生氧化反應(yīng)生成蒽醌。反應(yīng)生成的蒽醌氣體進(jìn)入薄壁冷凝器冷凝，即得成品。2.苯酐法(合成蒽醌)苯酐與苯在無水三氯化鋁的催化下進(jìn)行縮合，生成苯甲酰苯甲酸鋁復(fù)鹽，經(jīng)水解、酸化得到苯甲酰苯甲酸，再以發(fā)煙硫酸為脫水劑

8、經(jīng)過脫水閉環(huán)等工序得到成品合成蒽醌。第一節(jié)聚氯化鋁---蒽醌廢酸生產(chǎn)法圖3-12苯酐法生產(chǎn)蒽醌反應(yīng)機(jī)理物料名稱苯酐三氯化鋁純苯硫酸發(fā)煙硫酸等級99.7%98.5%工業(yè)品98%104.5%單耗73714248496002000表3-14