铝渣制备聚合氯化铝的研究.doc

 铝渣制备聚合氯化铝的研究 徐颖惠 (武夷学院 化学与环境工程系, 福建 武夷山 354300) 要: 以铝型材碱洗废渣为原料, 采用酸溶—— 聚合一步法工艺, 制得符合行业标准的工业聚合氯化铝产品。 推导得 产品盐基度 B 与外加酸量 nH Y 及产品 A l2O 3 含量 nA l之间的经验式 B % = nH Y /6nA l) 3 100% , 可用于产品设计和产品 质量改进的指导。通过正交试验确定了适宜的制备工艺条件, 每 114g 铝渣用浓盐酸 83m l、酸浓度 4m o l/l、在 80下反应 3h。 制得产品盐基度 47. 1% 、A l2O 3 % 11. 2%、密度 1. 23g/cm 3。 (1- : 聚合氯化铝; 铝渣; 酸溶—— 聚合一步法 : TQ 314124 文献标识码: A 文章编号: 1674- 2109 (2008) 02- 0024- 06 1 引言 2 实验 铝渣产生于铝材的氧化着色加工过程, 为铝材碱 洗工序产生的废弃物。在铝型材的氧化加工过程中, 铝 材损耗最大的即为碱洗过程的碱溶反应, 约占全部生 产过程溶损的 90? 以上, 按碱洗溶损占铝型材重量的 3? 计, 目前, 全国仅铝型材氧化着色这一项的碱溶损 就达 3 万吨1 , 由其产生的铝渣就更多。该铝渣如果堆 存, 不仅占用大量的堆场, 而且渗出液还会污染地下水 与周边环境, 危害植物与人体的安全。因此铝渣就成为 一个环境关注问题。 铝渣取自某铝型材厂, 成分列于表 1, 盐酸为市售 化 学纯试剂。仪器有: 电热恒温水浴锅、500m l 三颈烧 瓶、电动搅拌器、空气冷凝管等。 2. 2 制备过程主要反应有以下 3 个: 2. 1 2A lC l3 + (3 + x ) H 2O A l2O 3 ? x H 2O + 6H C l (1) A l2 (O H ) nC l6- n + nH C l 2A lC l3 + nH 2O ??????????????????? (2) 表 1 某厂铝渣的主要化学成分 m [A l2 (O H ) nC l6- n ] [A l2 (O H ) nC l6- n ]m ??????????????????? (3) 首先是固体铝渣在盐酸溶液中的溶解。其次是溶 解产物三氯化铝的水解, 水解过程中产生的酸又反过 来促进未溶解固体铝渣中 A l2O 3 ? x H 2O 的溶解, 两者 表 1 列出某厂碱洗铝渣的主要化学成分。从表可 知该铝渣是一种很好的铝资源, 本工作试图以其为原 料, 制备用于污水处理的一种新型无机高分子絮凝剂 —— 聚合氯化铝, 以实现以废治废的目的, 有利于保 护生态、保护环境。 相互促进, 为产品的比重 A l2O 3 ? 含量及盐基度 B 等 主要质量指标奠定基础。第三是水解产物分子之间通 过O H - 间架桥缩合, 聚合成有较大分子量的无机高聚 物。该聚合的结果减少了水解产物的浓度, 又促进水解 反应, 依此逐步推进, 使反应向高铝浓度、高盐基度、高 : 2008 - 3 - 30 作者简介: 徐颖惠 (1952 - ) , 男, 汉族, 教授, 主要研究方向: 成分 A l2O 3 有机酸盐 其它不溶物 H 2O 含量 ? 38. 4 0. 75 0. 47 余量 图 1、图 2 及图 3 是反应过程中料液A l3+ 浓度、盐 基度及 p H 值随反应时间的变化关系。反应条件是 40 克铝渣加 11 盐酸 144m l、水 150m l 在 70 下反应。 反应过程中补加了三次铝渣 (分别为图 1 的 a 点 10 克、 b 点 10 克、c 点 6 克)。 从图 1 可知, 该铝渣反应活性很好, 不论是反应初 始时添加的 40 克铝渣, 还是反应中途补加的 3 次共 26 克铝渣均能在较短时间内反应溶解。根据化学计量计 算, 144m l 11 盐酸只能溶解 38. 2 克的铝渣, 故反应 过程中补加的铝渣完全由 A l3+ 水解生成的酸所溶, 这 也是补加铝渣前, 料液盐基度一直为 0, 而一补加铝渣 后马上就升高的原因 (见图 2)。换言之, 反应过程中溶 解的铝可分为二种, 一是酸溶铝, 由外加酸所溶; 另一 是 A l3+ 水解所生成的酸所溶, 称为水解溶铝。当反应 料液中铝的溶解以酸溶铝为主时, 料液中残酸尚强, 盐 基度肯定低; 当反应料液中铝的溶解转向以水解溶铝 为 主时, 料液中残酸基本消耗完, 盐基度开始逐渐提 高。比较上 3 幅图, 从 CA l3+ ～ t 曲线及B ? ～ t 曲线可 知, 随料