Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｃｒａｐ ｆｒｏｍ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｗａｓ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｉｎｔｏ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ
ｔｈｅｎ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ ｗｉｔｈ ｏｒｇａｎｉｃ ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｇｅｎｔ ｔｏ ｐｒｅｐａｒｅ ｐｏｌｙａｌｕｎｉｎｕｍ
化
工
环
保Байду номын сангаас
ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＯＦ
ＣＨＥＭＩＣＡＬ
ＩＮＤＵＳＴＲＹ
２００５年第２５卷第５期
用废铝渣制备聚合硫酸铝
张雷，赵雅芝，全燮，陈硕，赵慧敏
（大连理工大学环境与生命学院，辽宁大连１１６０２３）
［摘要］将铝材厂前处理过程产生的废铝渣用硫酸溶解，然后加入有机添加剂等进行聚合反应，制备新
６顾毓刚，贾能铀，陆柱．新型絮凝剂ＰＡＳ的制备及性能 研究．净水技术，１９９５，（４）：２—５ ７汤心虎，尹华，谭淑英等．无机／有机复合絮凝剂对碱性 玫瑰精Ｂ的脱色研究．环境科学与技术，２００３，２６（３）：
４１．４４
结论
ａ）利用废铝渣制备新型絮凝剂聚合硫酸铝的
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｐｏｌｙａｌｕｍｉｎｕｍ Ｓｕｌｆａｔｅ ｆｒｏｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｓｃｒａｐ
终液体产品ＰＡＳ有效成分含量偏低。因此，为了使 最终液体产品ＰＡＳ达到工业产品的要求，选择废铝
渣与水的质量比为１：５。 ２．１．３加热温度
结果与讨论
通过正交实验对影响废铝渣溶解的因素进行筛
Ａｌ：Ｏ，与硫酸的反应是放热反应，反应无需加
热也能进行，故废铝渣溶解工序选取了３个不同的
２．１废铝渣溶解条件的优化 选，选出了影响液体硫酸铝制备的主要因素是硫酸 加入量、水加入量和反应温度，然后对主要影响因素 进行条件实验，选取最佳的工艺条件。 ２．１．１硫酸加入量 分别用硫酸实际加人量与理论加入量比为 ０．８，０．９，１．０，１．１，１．２的硫酸进行反应，反应后对
Ｃ）利用废铝渣制备无机高分子絮凝剂——聚 合硫酸铝，为铝材厂废铝渣的综合利用提供了资源
回收利用的实用技术。
ｋＷ・ｈ
０．０３ｔ
０．７５形（ｋＷ・ｈ） ４００影ｔ ２５３衫ｔ
参考文献
从表４可以看出，利用废铝渣生产液体ＰＡＳ，原 料只需支付运费等少量成本（可根据具体情况确 定，本文将其计人其它费用），相对于工业上用氢氧 化铝生产聚合氯化铝的工艺可节省原料成本３００多 元，如果有废硫酸来源，那么其生产成本还可大大降 低。目前，同样有效成分的液体聚合氯化铝的价格
下，进行聚合反应。实验选择搅拌转速为２
４ ０００
０００～
ｒ／ｍｉｎ、搅拌时问为３０—４０ ｍｉｎ、熟化温度为
４０一６０℃、熟化时间约为１ ｈ。关于该部分的详细
论述请参阅文献¨Ｊ。
２．３絮凝实验
图２硫酸加入量对产品中∞（Ａｌ。Ｏ。）的影响
２．３．１净水
从图２可知，如果硫酸加入量不足，则反应不完
首先，用ＰＡＳ絮凝剂对硅藻土浊度水进行絮凝 处理，并与目前市场上常用的絮凝剂——ＰＡｃ进行
４
１００形ｔ，若本产品以低于ＰＡＣ的价格８００ 影ｔ销售，扣除成本费用，该工艺仍有较大的利润
约为１ 空间。因此，在铝材厂比较集中的地区利用废铝渣 生产新型水处理剂ＰＡＳ是切实可行的。 ４
ＧＢｌ５８９２－－１９９５（水处理剂聚合氯化铝》
［学位论文］．大连：大连理工大学，２００２
５李云香．聚合有机硫酸铝絮凝剂的制备及其性能研究：
具有更好的絮凝效果。
图４水源水浊度的去除效果 ◆——ＰＡＣ：・——ＰＡＳ
３
经济效益分析
生产１ ｔ液体ＰＡＳ（以Ａ１２０３质量分数１０％计）
２．３．２工业废水
选用大连某印染公司的废水［ＣＯＤ
２４０．６
所需的原料定额、单位成本见表４。
万方数据
第５期
张雷等．用废铝渣制备聚合硫酸铝
表４液体ＰＡＳ生产成本综合分析
２６．９％，而无水硫酸铝中Ａｌ：Ｏ，的理论质量分数为 ２９．８％，其有效铝含量达到工业二级标准，如通过重 结晶可进一步分离提纯。 ２．２聚合、熟化条件的优化
液体硫酸铝产品中的铝（Ａ１：Ｏ，）含量进行测定，结
果见图２。
用废铝渣溶解制备的液体硫酸铝作为ＰＡＳ的
原料，与添加剂进行原料配比后，在特定的工艺条件
为分析纯；聚合氯化铝（ＰＡＣ），固体，山东淄博。 仪器：ＳＣ２０００—６混凝实验搅拌器，湖北省潜江
市梅宇仪器有限公司；ＷＧＺ一１数字式浊度仪，上海
第三光学仪器厂；ＳＨＢ一Ⅲ循环水式多用真空泵，郑 州长城科工贸有限公司；ＤＫ一９８一Ｉ电子恒温水浴
硫酸
锅，天津市泰斯特仪器有限公司；ＷＭＸ微波密封消
解ＣＯＤ测定仪，汕头环海工程总公司；ＤＨＧ９１４５Ａ 型鼓风干燥箱，上海一恒科技有限公司。 １．３工艺流程及制备方法 废铝渣制备聚合硫酸铝（ＰＡＳ）工艺流程见图１。 将废铝渣粉碎，经计量后放人反应器中，加入适
废铝渣是铝材加工前处理过程产生的固体废
物，我国每年要产生数千吨的废铝渣。废铝渣虽然
目前，废铝渣比较传统的综合利用方法是回收
其中的有效成分氧化铝制成广泛应用的化学品，如 硫酸铝、氯化铝等。但采用这种方法生产出来的化
经过浓缩，但含水率仍然很高，不仅占用大量的场 地，而且其渗出液还会污染地下水体，对环境造成危
℃），分别用ＰＡＳ和ＰＡＣ进行混凝处理，考察絮凝 剂对废水ＣＯＤ、色度和悬浮物（ｓｓ）的去除效果，结
果见图５、图６。
看ｉ丽÷垫骂鬲丽
温度／℃ 浊度
表３水质与药剂加入量 ＵＴＮ／）１－Ｌ．ｇｍ（／量入加剂凝絮４～”“…、一”一６
７
图５
印染废水ＣＯＤ和色度的去除效果 ▲——ＰＡＳ脱色；・——ＰＡＣ脱色
◆——ＰＡＳ除ＣＯＤ；＿——ＰＡＣ除ＣＯＤ；
量水，用搅拌机将废铝渣搅拌成糊状，加入经计量的
浓硫酸，加热进行反应，当反应至终点后将溶液冷却 即制得适当浓度的液体硫酸铝，然后加入多种添加 剂，在高剪切条件下进行聚合反应，在４０～６０℃熟 ［作者简介］张雷（１９７８一），男，辽宁省新民市人，硕士研究
生，主要从事水处理絮凝剂的研究与开发。
万方数据
温度条件。在不加热的条件下，发现反应较慢，溶
解反应进行得不彻底；在９０℃时，与不加热条件相 比，反应速度有一定的提高，但仍有部分不溶物；在 煮沸条件（温度约为１１０℃）下，１０ ｍｉｎ内废铝渣基
本完全溶解。故选择铝渣溶解的加热温度为
１１０℃。
对废铝渣溶解后制得的液体硫酸铝进行干燥， 分析测定无水硫酸铝中Ａｌ：０，的质量分数为
Ｚｈａｎｇ Ｌｅｉ，Ｚｈａｏ Ｙａｚｈｉ，Ｑｕａｎ Ｘｉｅ，Ｃｈｅｎ Ｓｈｕｏ，Ｚｈａｏ Ｈｕｉｍｉｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
ａｎｄ
Ｂｉｏｎｏｍｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｄａｌｉａｎ １１６０２３，Ｃｈｉｎａ）
实验部分
废铝渣取自山东某铝材厂前处理工艺，其化学
１．１原料
困难的问题，而且原料来源为废物，既可省去原料成
本，又可省去废物处置费用。
成分见表１。
表１废铝渣的化学成分
１．２试剂与仪器
化１ ｈ，然后液渣分离，即制得聚合硫酸铝（ＰＡＳ），其 性能指标见表２。
废铝渣
试剂：碳酸钠、有机添加剂、浓硫酸、硅藻土，均
ＩＮＤＵＳＴＲＹ
２００５年第２５卷
用，这一点对于絮凝剂投加量少的低温低浊水的处理 尤为重要，这与传统的ＰＡＳ有一定的区别‘６｜。从图３ 还可以看出，对中温中浊水、高温高浊水，ＰＡＳ也表现
出了优于ＰＡＣ的絮凝效果。
ｍｇ／Ｌ、色度（稀释倍数）２４０、水温２０℃］和某石化
厂的含油废水（悬浮物质量浓度８００ ｍｇ／Ｌ、水温１９
害。但废铝渣中含有大量的有效成分氧化铝，是很 好的工业原料来源。目前用于炼铝的高品质铝土
工产品，附加值较低嵋ｏ。近年来，随着絮凝剂制备
技术的成熟和发展，利用废铝渣制备高附加值的絮 凝剂是一种更加经济合理的综合利用途径。 １
矿、高岭土等矿物资源相对短缺，而且这类矿物资源
存在着冶炼困难、溶出率低、能耗高的弊端…；而含 铝废渣，特别是铝材加工产生的废铝渣不存在溶出
型水处理剂——聚合硫酸铝（ＰＡＳ）。用ＰＡＳ与聚合氯化铝（ＰＡＣ）进行絮凝对比实验，结果表明，对于
硅藻土浊度水、水源水和工业废水等，ＰＡＳ比ＰＡＣ具有更优异的除浊、脱色、去除ＣＯＤ和悬浮物的效 果。该工艺既可回收利用废铝渣，又可省去废渣处置费用，为废铝渣的综合利用提供了实用技术。 ［关键词］废铝渣；酸解；絮凝剂；制备；聚合硫酸铝；综合利用 ［中图分类号］Ｘ７０５ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００６—１８７８（２００５）０５—０３８２一０４
图ｌ废铝渣制备ＰＡＳ工艺流程
１．４絮凝实验方法 分别取１
０００
ｍＬ硅藻土配制的浊度水、水源水
和工业废水，加入一定量的絮凝剂（分别加入ＰＡＳ 和ＰＡＣ），用混凝搅拌器在搅拌转速２５０ ｒ／ｍｉｎ下快 速搅拌２ ｍｉｎ，在搅拌转速６０ ｒ／ｍｉｎ下慢速搅拌
［收稿日期］２００４—１０—１７；［修订日期］２００５—０２—２５。
费。实际生产中，硫酸可用工业硫酸和工业废酸代 替，其加入量一般以理论加人量为宜。
２．１．２水加入量 在按理论量加入硫酸的条件下，分别按废铝渣 与水的质量比为１－３，１：４，１：５，１：６，１：７的比例 进行实验。结果表明，水的加入量过少，加热溶解、
Ａｌ：ｏ，计）的条件下，ＰＡＳ对低温低浊水浊度的去除
工艺简单、生产成本低；采用本工艺制备的液体 ＰＡＳ产品舢：Ｏ，的质量分数为８％一１２％，成本为