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聚合氯化铝铁(PAFC)的物化性质

时间:2023-03-24 19:47:38来源:food栏目:食品快速检测 阅读:

 

聚合氯化铝铁(PAFC)的物化性质

[db:作者] / 2022-12-27 00:00

[物化性质]聚合氯化铝铁是以铝盐为主、铁盐为辅的无机高分子复合混凝剂为橙黄色至棕色透明液体,固体聚合氯化铝铁为橙黄色至棕色结晶粉末。分子式[Al2(OH)nCl6-n]m[Fe2(OH)nCl6-n]m(n≤5,m≤10)。由于其兼有聚合铝(PAC)的优良混凝效能和聚合铁(PFS)的强吸附活性、快速沉淀及适用范围宽的优点,我国、欧美和日本已有相关专利报道,并将其作为一种新型高效混凝剂推广应用。其制备方法很多,国内PAFC大多利用工业废料如矾浆、煤矸石、明矾渣等经酸溶、水解、聚合、调整碱化度等工序而制备。

[技术指标]

PAFC絮凝剂同时兼有聚铝与聚铁的优点,即反应速度快、形成的絮体大、沉降速率快等特点,并且除浊、除色、去除COD效能优于聚合氯化铝(PAC),稳定性又优于聚合硫酸铁(PFS),王继之等将其用于低浊的长江原水处理,处理后的水质符合《生活饮用水水质标准》;用于处理油田含油废水时,当投加量在40mg/L以上时,除油率及固体悬浮物去除率大于90%;对于印染废水的处理,聚合氯化铝铁亦有较高的除色、除臭、除COD性能,各项指标优于PAC。

[制备方法]

制备方法 1 常用方法。含三氧化二铝20%的碱式氯化铝、质量分数26.2%三氯化铁和少量水混合加热,控制反应温度不超过110℃,反应时间10h,即得红棕色黏稠液体。或先用三氯化铝按特定工艺制成PAC溶液,再按一定比例与三氯化铁浓溶液混合,剧烈搅拌,使反应均匀后静置即得黏稠红棕色液体。

制备方法 2 以铝土矿为原料。生产工艺流程如图2-16所示。

图2-16 铝土矿生产聚合氯化铝铁

原料铝土矿中氧化铝以Al2O3·3H2O形式存在,易溶于酸;铝土矿中氧化铁一般含量在12%以上。工业盐酸加水配成一定溶液。在搪瓷反应釜中,加入计算量的铝土矿粉和一定浓度的盐酸,加热并搅拌,铝土矿发生酸解反应:

随着酸解反应的进行,生成的[AI(H2O)6]Cl3和[Fe(H2O)6]Cl3逐步水解,并聚合成多聚体。这个过程大约需要2h,然后将酸溶物放入耐酸真空压滤器中进行压滤,除去杂质。滤渣洗水可返回配酸。得到相对密度1.22~1.28,然后多批加入石灰乳,使溶液pH值最后达到3,即为液体产品。

液体产品进一步干燥即得固体产品。

制备方法3以煤矸石为原料。煤矸石生产聚合氯化铝铁工艺流程如图2-17所示。

图2-17 煤矸石生产聚合氯化铝铁

煤矸石中Al2O3含量较高,一般Al/Fe比为3:4,但活性较差,因此必须将煤矸石焙烧,焙烧温度为800℃,然后粉碎至60目,加入耐酸反应釜中,与浓度20%的盐酸按计算量进行混合,并在100~108℃下酸解反应。反应液冷却后进行过滤,滤液送入熟化器(也叫聚合反应釜),加入聚合剂,调整碱度进行熟化聚合,温度为60℃,然后再次过滤,滤液即为液体产品。液体产品干燥即得固体产品,采用喷雾干燥时,工艺条件为:进风温度140~160℃,排风温度为75~85℃,塔内温度80~90℃。

(1)中国专利95119000.8中介绍了一种高聚合氯化铝铁的生产方法。该产品由铝、铁、羟基、氯元素组成,在产品中铝与铁的比例为(1:2)~(2:1)。本工艺具有生产成本低、使用效果好、环境污染少等优点。具体制备方法如下。将80kg生产硫酸的废渣尘(该废渣尘中含有Fe2O3 55%、Al2O3 15%)粉碎、磨细成粉末,与305kg含量为37%的盐酸和300kg水放进具有搅拌器的反应釜内进行充分搅拌,浸泡得浸出溶液,再用50kg矾土水泥作为聚合剂加入浸出溶液中进行聚合反应1h,聚合反应的温度最好在(100±5)℃,在聚合反应时可根据具体情况补充适量的水,通过聚合反应就可以得到铝和铁的含量为全量的10.08%、铝与铁的比为1:1的高聚合氯化铝铁复合混凝剂产品。

(2)中国专利CN101215032A中介绍了另一种聚合氯化铝铁的制备方法,在凹凸棒石黏土生产活性白土的过程中产生的酸化废液中,加入碱性物质氢氧化钠或氢氧化钾/生石灰/碳酸钠或碳酸氢钠;搅拌,调整溶液pH值为4.0,并加热到80~90℃,再充分搅拌反应4~5h,使其聚合,生成无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁液体产品,此液体产品经一定条件下熟化干燥后即为固体聚合氯化铝铁产品。

(3)中国专利CN101172684A中介绍了以粉煤灰为原料工业化生产聚合氯化铝铁的方法。此工艺生产流程短,操作简便,生产成本低,经济性能好,降低原料的使用成本,缩短反应时间,降低了反应能耗。

将20t的粉煤灰加入到反应釜,同时注入质量百分比为10%的工业废酸48t,加入0.45t的氯化钠,并在反应釜内充分搅拌,将反应釜密闭,防止酸挥发。注入蒸汽进行加热,加热至80~100℃,反应2.5h,即得到合格的料液,其中合格的料液是指:氧化铝质量分数为10.4%,氧化铁质量分数为1.5%,水不溶物的质量分数为0.15%,碱度是55,密度为1.19g/cm3,pH=4.5。其中将合格的料液放入澄清池进行固液分离,分离出上清液和粉煤灰废渣,分离出的上清液注入聚合釜,加入1.5t的氨水,将聚合釜密闭,充分搅拌,通过聚合反应得到成品净水剂一聚合氯化铝铁。此净水剂的盐基度为83,pH值为5.0。将成品净水剂注入干燥系统干燥为固体产品。分离后的粉煤灰废渣注入清水充分搅拌,进行洗涤,洗涤后的液体返回反应釜,作为下次反应溶液的稀释液,可节约盐酸的用量10%,洗涤后的粉煤灰废渣经板式压滤器过滤,运往城建做成空心砖或砌块,可降低PAFC生产成本10%左右。全生产过程没有废水、废渣排放。

[应用]聚合氯化铝铁是一种新型的无机高分子净水剂,产品中铝铁二者的配比是可调的,以适应不同水质的需求,已分别在石化、钢铁、煤炭工业等废水的净化处理中得到应用。结果表明,该药剂质优、价廉,是一种新型、高效、稳定的净水剂,具有广泛的应用前景。有人通过实验比较得出PAFC的净水效果稍好于PAC,而且PAFC加药成本比PAC少得多。

产品可用于生活给水及工业给水的净化处理,适应pH值范围广,pH值在4~9效果最好,对高浊度水及低温低浊度水均有良好的效果。聚合氯化铝铁投药量应根据原水水质而定,一般为10~20mg/L,使用时先将产品溶解后稀释到5%~10%溶液计量投加,配好的药液放置一般不超过24h。

杨慧森等自制了聚合氯化铝铁,该絮凝剂综合了PAC和PFS的优点,沉降速度快,絮凝体大,且易于过滤。将其用于处理制革废水,浓度达0.3~0.4g/L时水处理效果最佳。此时,COD去除率达90%左右,去浊率可达99%,SS去除率达95%,各项指标均高于PAC,处理后的废水达到国家排放标准,同时该产品还可用于饮用水和工业生产用水的净化治理。

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