无机混凝剂聚合氯化铝生产工艺设计讲解.doc

无机混凝剂聚合氯化铝生产工艺设计 摘要：本文阐述了无机混凝剂聚合氯化铝的物化性质、应用，介绍了用铝灰生产聚合氯化铝的工艺，并展望了未来聚合氯化铝研究重点及发展方向。 关键字:聚合氯化铝；工艺研究；发展方向 1引言 1．1研究背景 随着社会的发展，人类开始越来越多地关注自身赖以生存的水环境。水资源的短缺是当今世界普遍面l临的问题，在有些国家和地区已经成为制约社会发展的重要因素。同时，由于污染物的排放所导致的水质恶化使生态环境遭受了严重的破坏甚至开始威胁到人类的健康。水量和水质是具有辩证关系的两个方面，水量固然是满足需求的基础方面，但水质的恶化实际上减少了可用的水量。在水量短缺的条件下，实现水质的转化以达到有限水资源的重复利用就显得尤为重要。 水质的转化尽管在自然条件下可以实现，但其过程相当缓慢，无法满足实际的需要。如何将自然条件下的水质转化过程进行人工强化，以达到实际的生产和生活用水的要求就成为水处理研究领域的重要课题。 混凝过程是从水中去除悬浮物和胶体颗粒物，实现固液分离的基本方法，是众多水处理工艺技术中应用最普遍的不可缺少的单元操作之一。在给水处理中，混凝过程作为地表水净化处理工艺流程中必不可少的前置操作工序，在混凝沉淀致浊物质的同时，还赋予胶体颗粒在后续过滤操作中被阻截的性能，混凝效果的好坏，在很大程度上决定着后续流程的运行工况、最终出水水质和成本费用。在废水二级或三级处理中，混凝工艺往往与其它处理工艺组合使用，以减轻生化处理负荷或去除残留有机物、无机物以及微生物。此外，混凝过程还被用于污泥的浓缩脱水处理中。因此，混凝过程始终是水处理工程中重要的科研开发领域。 近一个世纪以来，人们对混凝作用的机理及工艺过程进行了大量深入地研究。混凝理论已从定性阐述发展到半定量或定量模型及模式，并建立了各种化学条件下颗粒脱稳与传输的数学模型。然而，随着工农业和经济的高速发展，水资源和水环境问题日益严重，传统的混凝技术面临着巨大的挑战。水处理量的迅速增加，对混凝剂的需求相应增大。同时，对水质要求的提高又需要相应提高混凝过程的效能。 在混凝操作过程中，药剂的作用是至关重要的，因此研究开发高效的混凝刺无疑成为当前研究的热点。无机高分子混凝剂(Inorganic Polymer Flocculant，IPF)是一类新型的水处理药剂，60年代后在世界上迅速发展起来。与传统药荆相比，它可以成倍的提高效能而且适应性强，价格相应较低，因谳又有逐步成为主流药荆的趋势。目前在日本、俄国、西欧、中国都已有相当规模的生产和应用。其中，聚合氯化铝(Polyaluminum Chloride，PAC)是当前工业生产技术最成熟、应用最广泛的品种。同时，以聚合氯化铝产品作为原料，还可以制备出多多种复合型无机高分予混凝剂。对聚合氯化铁(Polyferric Chloride，PFC)近年来也有了较多的研究和应用。 伴随着混凝剂的应用从传统的铝、铁盐类型向无机高分子类型发展的同时，有关凝聚混凝过程的基础理论也得到了一定的发展。 本文所开展的PAC混凝剂的研究工作正是在混凝剂及其作用机理的这种发展趋势下进行的。 1．2本研究的目的和意义 无机高分子一般都其有强烈的吸附电中和能力，具有用量小，混凝速度快，生成污泥量少，其有较强的颗粒物间架桥的能力等优点，但其分子量相对较低。目前现有聚合氯化铝的生产工艺，由于原料和工艺上的原因，使得生产出的产品质量不高。这不仅浪费了资源，而且影响了混凝的过程。因而，研制新工艺生产高效无机高分子混凝剂——聚合氯化铝，使之质量提高，从而增强混凝能力有着重要的意义。 2 文献综述 铝是地壳中的丰量元素，含量居第三位，是金属中含量最高的元素，以多种化合物的形式存在。将铝盐应用于水的净化，最早可追溯到公元十六世纪天然高分f混凝剂与铝钾明矾矿物的应用。真正标志混凝技术的诞生则是1827年硫酸铝的混凝试验的进行。目前普遍认为，聚合氯化铝的混凝效果比单体铝的混凝效果好。现在，在聚合氯化铝的净水原理及生产制备工艺等领域进行着广泛的研究。本文将重点讨论用铝灰生产聚合氯化铝的新工艺。 2.1聚合氯化铝的性质 2.1.1聚合氯化铝的主要指标和物化性质 聚合氯化铝的性质与盐基度、聚合度、多价阴离子物质、浓度、pH等因素有关。当上述诸因素确定之后，即为具有一定比例的各种离子平衡存在的复杂组成物。聚合氯化铝， 又叫碱式氯化铝，亦称羟基氯化铝，简称 P A C，是一种无机高分子混合物。其化学通式为 [ Al2(OH)nCl6-n]m ， ( 1 ≤n ≤5 ， 1 ≤m≤10) ， 产品有液体和 固体两种。液体聚合氯化铝呈淡黄色或无色透明液， 有 时色泽因其含杂质及盐基度大小不同而