KC020-1 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕业论文题目聚合氯化铝生产工艺试验研究二级学院（直属学部）：理学院专业：化学工程与工艺班级：学生姓名：学号：指导教师姓职称：讲师评阅教师姓名：职称：2014年6月摘要聚合氯化铝又称碱式氯化铝，简称PAC，其化学通式为[Al2(OH)n Cl6-n],是一种无机高分子的高价聚合电解质混凝剂，是介于三氯化铝和氢氧化铝之间的水解产物，该产品有较强的架桥吸咐性能，在水解过程中，伴随发生多羟基凝聚，吸附和沉淀等物理化学过程。
本研究以铝灰和盐酸为原料，用一步酸溶法制备聚合氯化铝，探讨了投料比、加水量、盐酸浓度、反应时间、反应温度等对聚合氯化铝产品的影响，以及所制聚合氯化铝对废水的处理效果。
关键词铝灰酸溶聚合氯化铝净化AbstractThe PAC also known as basic aluminum chloride, referred to as the PAC, the chemical formula for the[Al2(OH)n Cl6-n], is an inorganic high polymer electrolyte polymer coagulation agent, is between Aluminum chloride and aluminum hydroxide hydrolysis products between the product has a strong bridge adsorption properties, in the hydrolysis process, with many hydroxyl condensation occurs, adsorption and precipitation of other physical and chemical processes. Introduced to the aluminum dust and hydrochloric acid as raw material, aluminum chloride prepared by step method of acid. Discussed the feed ratio, amount of water, hydrochloric acid concentration, reaction time and reaction temperature on the impact of PAC products, which had been obtained in the PAC on the effect of wastewater treatment. Keywords: aluminum gray ; acid soluble;PAC;purification目录摘要 (I)Abstract: (II)1引言 (2)1.1聚合氯化铝简介 (2)1.2聚合氯化铝的基本性质 (2)1.3聚合氯化铝的的特点 (3)1.4 聚合氯化铝的净水作用机理和应用领域 (3)2聚合氯化铝工艺方法简介 (5)2.1生产原料简介 (5)2.2生产方法简介 (5)2.2.1 铝屑、铝灰、铝渣为原料 (5)2.2.2 氢氧化铝为原料 (6)2.2.3氯化铝为原料 (6)2.3 铝灰成分分析 (7)3 实验部分 (9)3.1 主要实验药品和仪器 (9)3.2 聚合氯化铝的制备和测定 (9)3.2.1 制备 (9)3.2.2 硅铝镁的测定 (10)3.3 铝灰制备聚合氯化铝 (10)4 实验数据处理与讨论 (11)4.1 投料比[铝灰量（g）/HCl(mL)]影响 (11)4.2 水浴温度对氧化铝浸出率影响 (11)4.3 水浴时间对氧化铝浸出率影响 (11)4.4 加水量影响 (11)4.5 盐酸浓度影响 (11)4.6 产品盐基度调整 (12)4.7 产品处理污水效果评价 (13)5 结论 (14)致谢 (15)参考文献 (16)1引言1.1聚合氯化铝简介聚合氯化铝（Polyaluminium Crforide) 简称PAC，通常也称作碱式氯化铝或混凝剂等。
聚合氯化铝是介于AlCl3与Al(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学通式为[Al2(OH)n Cl6-n]m，其中m代表聚合程度，n表示PAC产品的中性程度。
聚合氯化铝具有混凝力强，用量少，净水效率高，适应能力强的特点，是目前世界上技术成熟、市场销量大的絮凝剂[1]。
聚合氯化铝呈黄色、深褐色、深灰色树脂状固体。
聚合氯化铝有较强的架桥吸附性能，在水解过程中，伴随发生凝聚、吸附和沉淀等物理化学过程。
1.2聚合氯化铝的基本性质聚合氯化铝的外观性质与盐基度、制造方法、杂质成分以及含量有关。
纯液体聚合氯化铝，盐基度在40%～60%范围内时，为淡黄色透明液体，在60%以上时，逐步变为无色透明液体。
固聚合氯化铝，盐基度在30%以下时为晶状体，在30%～60%范围内时为胶状物，在60%以上时逐渐变为玻璃体或树脂状。
而用铝土或黏土矿制造的聚合氯化铝色泽为黄色至褐色透明液体。
聚合氯化铝味酸涩，加温至110℃以上时，发生分解，陆续放出氯化氢气体，最后分解为氧化铝。
它能与酸发生解聚反应，使聚合度和盐基度降低，最后变为正铝盐。
其易溶于水，并发生水解生成[Al(OH)3(OH2)3]，沉淀水解过程中伴随有电化学、凝聚、吸附、沉淀等物理化学过程。
聚合氯化铝在常温下化学性质稳定，久贮不变质，固体裸露易吸潮，但不变质，无毒无害。
其适应水的范围比较广泛，pH值为4～14的水均可以发挥作用，但最佳处理范围pH值为6～8。
聚合氯化铝具有处理水体适应能力强，反应快、耗药少、制水成本低，矾花大、沉降快，滤性好的优点，可提高设备的利用率。
它与传统无机混凝剂的根本区别在于传统无机混凝剂为低分子结晶盐，而聚合氯化铝的结构由形态多变的多元羟基络合物组成，为无定形的无机高分子，因而聚合氯化铝表现出许多不同于传统混凝剂的特异混凝功能。
聚合氯化铝的理化性质（见表1-1）：表1-1 聚合氯化铝理化性质分析项目分析结果分析项目分析结果Al2O3/% ≥27pH值（1%水溶液） 3.5～5.5盐基度/% 45～95 水不溶物（1%水溶液）≤21.3聚合氯化铝的的特点聚合氯化铝的溶解性优于硫酸铝，pH范围于5.0～9.0的源水均可凝聚，且处理水中盐分增加少，有利于离子交换处理和高纯制水。
在温度方面，它对源水温度的适应性优于硫酸铝等无机混凝剂。
聚合氯化铝净化后的水质优于硫酸铝混凝剂，净水成本与之相比低15%～30％。
在效果方面，它形成快、沉降速度快，比硫酸铝等传统产品处理能力大，耗水中碱度低于各种无机混凝剂，因而可不投或少投碱剂。
对设备腐蚀性小，操作条件好。
1.4 聚合氯化铝的净水作用机理和应用领域聚（合）氯化铝是一种无机高分子混凝剂，由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而产生的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂，其分子式如下：[Al2(OH)n Cl6-n]（n为1-5.m≤10）。
其混凝作用表现如下：a、水中胶体物质的强烈电中和作用。
b、水解产物对水中悬浮物的优良架桥吸附作用。
c、对溶解性物质的选择性吸附作用。
聚合氯化铝应用范围比较广泛，主要应用于以下领域：城市给排水净化：河流水、水库水、地下水工业给水净化、城市污水处理、工业废水和废渣中有用物质的回收、促进洗煤废水中煤粉的沉降、淀粉制造业中淀粉的回收。
各种工业废水处理：印染废水、皮革废水、含氟废水、重金属废水、含油废水、造纸废水、洗煤废水、矿山废水、酿造废水、冶金废水、肉类加工废水、污水处理、造纸施胶、糖液精制、铸造成型、布匹防皱、催化剂载体、医药精制、水泥速凝、化妆品原料。
碱式氯化铝能除菌、除臭、脱色，除氟、铝、铬、酚，除油、除浊、除重金属盐、除放射性污染物质，在净化各种水时具有广泛的运用，如用于生活污水；净化工业用水，工业废水，矿山、油田回注水，净化造纸、冶金、医药、洗煤、皮革及各种化工废水处理等。
PAC以其优良的性能、宽适用范围、低成本而得到广泛的应用。
在使用中，单一药剂的使用往往受到一些制约，不同的药剂具有各异的优良的性能。
为了取长补短，人们对PAC做了许多改进研究。
第一，在PAC生产中引入一种或更多的阴离子及阳离子，在一定程度上改变其形态结构分布。
第二，根据协同增效原理，将PAC与一种或更多的其他化合物复合，制得一类新型高效混凝剂。
第三，聚合铝盐有机高分子复配体系用于水处理，共聚生成的新型高聚物兼有无机、有机高分子絮凝剂的特点，既具有中和电荷作用，又具有长链大分子强烈的拖拉、网捕作用，从而形成新生代的高效混凝剂，这是PAC领域的重要课题之一。
目前PAC是世界上技术成熟、市场销量大的絮凝剂，已有逐步取代传统絮凝剂的趋势。
西欧各国于1976年开始生产PAC作水处理絮凝剂。
美国加拿大已于1983年批准PAC用于城市给水和工业废水处理。
随着PAC取代明矾，美国PAC市场有望在造纸业和市政水处理业上增长，这种改变已发生在欧洲和日本。
目前，国内工业用水、城市用水、污水处理需求絮凝剂达1000kt/a，这给PAC的生产开发拓展了广阔的市场空间，加之国内聚合氯化铝生产设备投资和成本远远低于国外，产品在国际市场有较大竞争优势。
2聚合氯化铝工艺方法简介2.1生产原料简介生产聚合氯化铝的原料主要有两大类：一类是含铝矿物，包括铝土矿(三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石)、粘土、高岭土、明矾石等；另一类是其它含铝原料，包括金属铝、废铝屑、灰铝、氢氧化铝、三氯化铝、煤矸石、粉煤灰等。
只有以铝锭、铝屑、氢氧化铝为原料和以硫酸铝，二氯化铝为原料才能生产出较纯的聚合氯化铝产品。
我国生产聚合氯化铝所采用原料主要为自身、可利用的矿物资源。
如以铝灰为原料。
由于铝灰原料成本低廉，生产工艺简练，于七十年代在我国迅速普及。
但铝灰生产的聚合氯化铝产品杂质较多，八十年代后已不再用于自来水的净化。
八十年代初，聚合氯化铝的生产原料主要采用粘土矿、高岭土矿和铝土矿生产出聚合氯化铝产品，除铁以外，其它的指标可达到国外先进水平。
但由于渣量较大，外观较差，加上我国铝业的迅速发展，九十年代初，我国聚合氯化铝生产所用原料已逐步转向氢氧化铝。
此外，也有部分生产厂使用氯化铝和金属铝等为原料。
由于国内合成盐酸含铁量高于日本等国，所以生产出的聚合氯化铝外观色泽偏黄。
2.2生产方法简介聚合氯化铝的制法很多，按生产工艺可分为酸法、碱法、中和法、热解法、加压反应法、混凝胶、电渗析法、电解法等。
固体PAC是将液体PAC用喷雾干燥或滚筒干燥得到的，喷雾干燥是比较理想的干燥方式，适于大规模生产，而生产规模较小的生产企业一般采用滚筒干燥法。