一種以粉煤灰為原料研制固態(tài)高效絮凝劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及粉煤灰綜合利用和固態(tài)高純聚合氯化侶絮凝劑的方法，特別指一種W 粉煤灰為原料研制固態(tài)高效絮凝劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國電力W燃煤為主，粉煤灰是煤炭在燃燒鍋爐中經(jīng)燃燒后由煙道排出的固體廢 棄物，其主要化學(xué)組成是Al2〇3、Si2〇。因此若將粉煤灰中的主要成分加W利用，不僅能緩解 粉煤灰?guī)淼恼加谩赖?、污染環(huán)境等問題，還可W成為一種廉價的再生資源，部分滿足市場 對Al2〇3、Si〇2的需求，而且還可W節(jié)省侶上礦資源的開采、運(yùn)輸工序，降低生產(chǎn)成本。
[0003] 目前，粉煤灰的利用主要有兩種方式；（1)利用粉煤灰的某些特性，直接用于建筑 工程、基礎(chǔ)工程和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。（2)經(jīng)過一定的工藝處理，從粉煤灰中提取可利用的物質(zhì)，回 收其中的A1、Si等高價值產(chǎn)品。W粉煤灰為原料制備聚侶絮凝劑屬于后者，是粉煤灰的高 附加值應(yīng)用。根據(jù)目前報(bào)道，W粉煤灰為初始原料制備絮凝劑主要有；娃酸侶絮凝劑、娃酸 侶鐵絮凝劑、聚合氯化侶鐵絮凝劑等。
[0004] 聚合氯化侶（PAC)是氯化侶經(jīng)水解-聚合形成的，由不同聚合度水解產(chǎn)物組成的 混合物，因其具有廣泛的抑使用范圍、良好的絮凝效果、較低的殘留侶含量等突出優(yōu)點(diǎn)已 然成為絮凝劑市場的主流產(chǎn)品。
[0005] 制備PAC的方法有很多，如W金屬侶、氨氧化侶或氧化侶為基本原料與一定濃度 的氯化侶加熱、加壓反應(yīng)；對一定濃度的氯化侶溶液進(jìn)行電解、電滲析、陰離子樹脂交換、補(bǔ) 水蒸饋等。但因其影響參數(shù)眾多（如起始濃度、溫度、攬拌速率、堿化度、熟化時間、熟化溫 度等），其產(chǎn)品質(zhì)量往往得不到保障，普遍存在絮凝成分含量低、投加前需預(yù)溶解的缺點(diǎn)。
[0006] 而利用粉煤灰制備被認(rèn)為聚合侶中最有效絮凝形態(tài)，具有優(yōu)越的凈水性能的A1i3 卻未見報(bào)道。A1i3因其納米分子尺寸和高電荷，被認(rèn)為是聚合氯化侶溶液中最小且最穩(wěn)定 的納米物種。然而，至今國內(nèi)外各技術(shù)領(lǐng)域嘗試各種合成制備方法，都無法得到具有工業(yè)應(yīng) 用價值的高濃度、高A1i3含量的聚合侶溶液W及高純侶十S固體產(chǎn)物。
[0007] 2006年孫忠在化ineseJ.Struct.Qiem. 25 (10) ; 1217-1227報(bào)道了與Keggin-Ali3 有著相同聚合度，組成結(jié)構(gòu)不同的P-A1i3(A1i3(〇H)24化〇)24化5 ? 13&〇)其聚陽離子帶有15 個正電荷。專利申請?zhí)枺?00510064782.6公開了在200°C高壓蓋條件下，W氨氧化侶、結(jié) 晶氯化侶、水為原料制備得到了高純P-A1i3,且已證明P-A1i3在不同的抑值下均表現(xiàn)有比 Keggin-Ali3更好的去濁能力、更寬的有效絮凝投加范圍和適應(yīng)的水體抑值。由此表明， P-A1i3是一種性能優(yōu)越有發(fā)展前途的高效絮凝劑，它對開發(fā)利用黃河水、處理各種廢水，節(jié) 約地下水資源具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種W粉煤灰為原料研制固態(tài)高效絮凝劑的方 法，該是一種W粉煤灰為原料制備中間產(chǎn)物AIO(OH)，并在常壓、較低溫度下研制固態(tài)高效 絮凝劑A1i3(0H)24化0)24化5' 13&0(簡計(jì)為P-Al。）的方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明由如下方案來實(shí)現(xiàn)；W粉煤灰為原料，通過中間產(chǎn)物 AIO(OH)研制，包括W下五個步驟；高溫固相反應(yīng)、酸浸反應(yīng)、AIO(OH)的制備、P-A1i3的制備 和母液循環(huán)。
[0010] 具體步驟如下：
[0011] ①高溫固相反應(yīng)；將粉煤灰與碳酸鋼按0.8~2.0 : 1的質(zhì)量比研細(xì)混勻，在馬弗 爐中750~950°C下賠燒反應(yīng)30~150min，熟料冷卻至室溫后充分研磨備用；
[001引②酸浸反應(yīng)；在上述熟料中，加入3~12mol/L的鹽酸，每克熟料對應(yīng)加4~20血 體積的鹽酸，經(jīng)充分?jǐn)埌韬?，室溫靜置5~30min后過濾得到酸浸液；
[0013] ⑨AIO(OH)的制備；（1)滴加濃度大于4mol/L的氨氧化鋼溶液至酸浸液中使A13\ Fe3+均W氨氧化物沉淀析出，過濾后，將氨氧化物沉淀加入氨氧化鋼溶液中，并控制抑在 11~13之間，溫度在室溫~80°C之間，過濾后得到純化的NaAl(0H)4溶液；在室溫條件下， 向得到的偏侶酸鋼溶液中滴加稀鹽酸，調(diào)節(jié)抑值為8~10,即可得到AIO(OH);過濾，洗漆， 烘干后研細(xì)備用；（2)AIO(OH)的制備還可采用氨氧化鋼直接沉淀法制備：取適量酸浸液， 在室溫~70°C，用濃度大于4mol/L的氨氧化鋼溶液調(diào)節(jié)抑值至6. 5~8. 5時，得到含少量 氨氧化鐵的AIO(OH)沉淀，過濾后產(chǎn)物經(jīng)洗漆，烘干后研細(xì)備用；
[0014] ④P-A1i3的制備：將AIO(OH)在回流條件下與8~12mol/L鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)溫 度在90~120°C，常壓條件下發(fā)生水解-聚合反應(yīng)4~7小時，得到儲備液，使其哲侶比 堿化度為0. 4~1. 5,趁熱過濾后濾液移入結(jié)晶設(shè)備，于室溫~50°C下蒸發(fā)結(jié)晶，待析出 A1i3(〇H)24化〇)24化5 ? 13&〇晶體或粉末后分離，固體產(chǎn)物經(jīng)洗漆，室溫~50°C下烘干產(chǎn)物， 審IJ得固態(tài)高效絮凝劑A1i3(〇H)24化0)24化5 ? 13&〇,濾液可循環(huán)利用；
[0015] ⑥母液循環(huán)；將P-A1i3制備反應(yīng)所得的母液全部并入酸浸反應(yīng)所得的酸浸液中循 環(huán)利用?？蓪?shí)現(xiàn)侶離子轉(zhuǎn)化率最大化、零排放的目的。
[0016] 本方法中所述的高侶粉煤灰與碳酸鋼的質(zhì)量比，及鍛燒溫度和時間的確定是W確 保粉煤灰中主要物相莫來石與碳酸鋼完全反應(yīng)，且W不造成能源浪費(fèi)為前提。
[0017] 本方法中所述的鹽酸浸取熟料的酸用量是根據(jù)粉煤灰中侶的浸出率最大、損失率 最小化為依據(jù)得出；過量的鹽酸可回收再利用。
[001引本方法中所述的將酸浸液用氨氧化鋼直接沉淀法制備AIO(OH)的溫度處于室 溫~70°C之間，調(diào)節(jié)的抑值在6. 5~8. 5之間。是一種快速、有效的制備AIO(OH)的方法。
[0019] 本方法中所述的將酸浸液先制得偏侶酸鋼再通過稀鹽酸調(diào)節(jié)pH= 8~10制得純 度較高的AIO(OH)。
[0020] 本方法中所述的AIO(OH)不一定要求是新制備的化合物。
[0021] 本方法中所述的WAIO(OH)為原料在90~120°C溫度范圍內(nèi)，常壓條件下與鹽酸 發(fā)生水解-聚合反應(yīng)4~7小時，得到儲備液。
[0022] 本方法中所述的AIO(OH)與鹽酸的用量需保證最終反應(yīng)的儲備液堿化度（哲侶 比）為0.4~1.5。
[0023] 本方法中所述的AIO(OH)侶形態(tài)可W實(shí)現(xiàn)在常壓條件下與鹽酸反應(yīng)并達(dá)到制備 P-A1i3的堿化度。
[0024] 本方法中所述的AIO(OH)和鹽酸的反應(yīng)液，當(dāng)達(dá)到飽和度后，可在室溫~50°C下 條件下自然析出P-A1i3結(jié)晶，且通過過濾可直接得到固態(tài)高效絮凝劑，無需任何其它固化 裝置和工藝。
[0025] 本方法中所述的制備P-A1i3所需的原料僅為AIO(OH)和鹽酸，不需要其它任何催 化劑或試劑，即制備過程中不引入除A1 (