專利名稱：一種高a113含量高濃度的聚合鋁水溶液的制備方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)保領域，特別涉及一種高A113含量高濃度的聚合鋁水溶液的制備方法及裝置，適用于各種污染嚴重的工業(yè)廢水和生活污水的處理。
背景技術：
在廢水處理中，混凝技術是其中得到最為廣泛應用的技術之一?；炷齽┦腔?凝技術的關鍵。按其化學性質可以大致區(qū)分為兩大類，即無機與有機混凝劑。由 于有機高分子絮凝劑存在毒性問題，且價格高昂。無機混凝劑具有無毒(或低毒)、 價廉、原料易得等多方面的優(yōu)點，在混凝技術中占據(jù)極其重要的地位， 一直來得 到廣泛的應用。在傳統(tǒng)無機鹽基礎上發(fā)展起來的無機高分子絮凝劑，作為一類新 型水處理藥劑，經歷了近四十多年的研制開發(fā)逐漸形成了鋁系、鐵系以及多類復 合型品種。但存在著較多的問題，且質量參差不齊，多數(shù)產品穩(wěn)定性較差。聚合 鋁作為一種新型高效水處理藥劑，在國內外已得到迅速發(fā)展并成為目前產量最 大，應用范圍最廣的主流水處理藥劑。但是無論哪種類型的無機高分子絮凝劑， 其主體成分仍然是具有高價態(tài)的羥基聚合鋁離子。其中起主要決定作用的成分為A113形態(tài)?，F(xiàn)行主流聚合鋁產品質量參差不齊，A113的含量仍然很低(僅在 15 —50% )。常見的以三氯化鋁為原料的生產方法主要有以下兩種(1 )中 和法。在三氯化鋁溶液中加入氫氧化鈉、石灰、石灰石、碳酸鈉等固體堿性物質， 不同的加堿量可以得到不同堿化度的聚合鋁產品，這種方法的實際生產不易控 制，產品質量不夠穩(wěn)定。(2)電滲析法(日本公開特許昭和49 一 24353 ;昭和49 一 24355)。這種方 法利用了水的電解和離子交換膜的選擇性透過原理，以三氯化鋁為原料制取聚合 氯化鋁，這種方法工藝復雜，制造的產品質量完全于依賴于離子交換膜的質量。 (3 )熱分解法日本專利昭和49 一 43477 ;德國專利10271311，公開了三氯化 鋁晶體在加熱條件下，發(fā)生分解反應，可以生成聚合氯化鋁的方法，這種方法的 生成設備龐大，分解溫度也不宜過高，否則易產生三氧化二鋁，所以成品的堿化 度一般在50 %以下，分解效率也較低。實驗室中以微量滴堿或緩慢加堿方式可制備出高A113含量的PAC 。但使 用傳統(tǒng)的方式進行反應時，常規(guī)的加堿速度往往使反應體系中局部堿濃度過大，由于A1的水解速度極快，在這種條件下所形成的反應產物非目標產物A113 ; 通過緩慢加堿配合強烈混合以減小局部堿濃度過大，效率太低。微量加堿法可得 到Ab含量較高(80y。以上)的聚合氯化鋁(PAC),且有較好的可重復性，但該法 采用較低濃度的AlCl3和NaOH溶液和極慢的加堿速度，存在反應時間長(20h 以上)，總鋁濃度低(《0.1mol/L)等缺點。由于不同堿化度的PAC所需堿量不 同，采取恒定加堿速率的方法合成不同指標的PAC也存在一些不確定影響因素。 因此，有必要對該方法進行改進，提高反應速度，縮短反應時間，并提高其總鋁 濃度。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是要克服以微量滴堿或緩慢加堿方式耗時太長、效率低，電滲 析法工藝復雜，中和法產品質量不穩(wěn)定的缺點。提供一種高堿化度、高A113含 量并具有優(yōu)異絮凝性能的聚合氯化鋁合成方法及產品。一種高A113含量高濃度的聚合鋁水溶液的制備方法，其中按制備產品的 要求，將A1C13配成濃度為0. 5-3 mol/L 、NaOH配成濃度為0.5-5 mol/L的溶液， 在A1C13溶液中不斷加入NaOH進行混合反應，最終A1C13與NaOH原料當中 NaOH與三氯化鋁摩爾比值為0. 2-3. 5，反應溫度為40-100 °C，反應時間1_10 小時，熟化時間5-24小時。具體工藝為用泵將AlCl3溶液從反應釜抽出，在靜態(tài)混合器和混合閥前注入 NaOH溶液，調節(jié)混合閥開度，使混合壓差0.01-0.1Mpa,使AlCl3溶液和NaOH 充分混合，然后進入超聲波混合器，超聲波混合器超聲強度為0.5-5W/cm2，進 一步混合反應后進入帶攪拌的反應釜，再將反應釜中的反應產物用泵抽入混合閥 前與NaOH溶液混合反應，再進入超聲混合器后入反應釜，到了預定反應時間 后可從釜底放出，反應后的溶液常溫熟化5-24小時即可。一種高A113含量高濃度的聚合鋁水溶液的制備裝置，由l攪拌器、2反應 釜、3堿儲罐、4堿液泵、5堿液泵、6靜態(tài)混合器、7混合閥、8超聲波混合器、 9超聲發(fā)生器、10超聲發(fā)生器構成。用泵5將AlCl3溶液從帶攪拌器l的反應釜 2抽出，NaOH溶液由堿液泵4從堿儲罐3中抽出，進入在靜態(tài)混合器6和混合 閥7，調節(jié)混合閥7開度，然后進入超聲波混合器8在超聲發(fā)生器9、 10作用下 使超聲強度達到0.5-5W/cm2，進一步混合反應后進入帶攪拌的反應釜2。 發(fā)明的原理如下在AlCl3溶液NaOH液進入靜態(tài)混合器和混合閥后，二者可以通過靜態(tài)混合 器中的流向不斷改變得到充分混合反應，超聲波作為一種能量，可以強化分子接 觸反應，從而提高了反應速度，縮短了反應時間，并提高了 A1C13和NaOH的 允許濃度以及產品的總鋁濃度。本發(fā)明生產工藝參數(shù)容易控制，反應時間短，產品濃度高，絮凝效果好。該 產品有效絮凝成份A113可達70y。-82 %。適用于各種污染嚴重的工業(yè)廢水和生活污水的處理。絮凝試驗顯示本發(fā)明制備的聚合鋁的絮凝效果明顯優(yōu)于市售聚合鋁，用量可比一般聚合鋁降低。


圖1為高A113含量高濃度的聚合鋁水溶液的制備裝置結構圖具體實施方式
實施例l:將AlCl3配成濃度為0.5 mol/L、 NaOH濃度為0.5mol/L溶液，NaOH 與三氯化鋁摩爾比值為0.2: 1，反應溫度為50 °C，混合壓差0.01Mpa，超聲強 度為0.5W/cm2，反應時間1.5小時，熟化時間5小時。熟化后的產品Aln含量 81%。某煉油廠工業(yè)污水，其處理前水質為油110mg/1 ， C0D1011mg/1，將上 述絮凝劑用泵加入氣浮裝置，加入量為30 mg/l。處理后水質狀況為COD430 mg/1， 去除率56% ，油31mg/1 ，去除率達72%。而用市售聚合鋁(八1203含量28%) 30 mg/1處理后COD僅除率26%，油除率36%。實施例2:將AlCl3配成濃度為3mol/L、 NaOH濃度為5mol/L溶液，NaOH與三氯化 鋁摩爾比值為3: 1，反應溫度為95 'C，混合壓差0.1Mpa，超聲強度為5W/cm2， 反應時間10小時，熟化時間24小時。熟化后的產品Al13含量76%。用本產品處理某煉油廠電脫鹽裝置排出的含油污水，處理前油510 mg/1， C0D3210 mg/1,懸浮物330 mg/1，用泵加入排水管線，加入量為30 mg/1.經沉 降分離裝置，處理后水質狀況為油28 mg/1，去除率94% ， C0D530 mg/1，去 除率80% ，懸浮物18 mg/1，去除率達94. 6%。用本產品處理某鋼廠循環(huán)水，處理前循環(huán)水透光率30%,加30 mg/1實施實 例2所制產品，分離后透光率達到90%。用本產品處理某油田電脫水排出的含油污水，處理前油810mg/1， C0D3120 mg/1，懸浮物330 mg/1，加入量為實施實例2所制的產品20 mg/1，經沉降分離 裝置，處理后水質狀況為油28 mg/1，去除率97% ， COD 540 mg/l，去除率 81% ，懸浮物15mg/l去除率達96%。
權利要求
1、一種高Al13含量高濃度的聚合鋁水溶液的制備方法，其特征在于按制備產品的要求，將AlCl3配成濃度為0.5-3mol/L、NaOH配成濃度為0.5-5mol/L的溶液，在AlCl3溶液中不斷加入NaOH進行混合反應，最終AlCl3與NaOH原料當中NaOH與三氯化鋁摩爾比值為0.2-3.5，反應溫度為40-100℃，反應時間1-10小時，熟化時間5-24小時。
2、 根據(jù)權利要求1所述的高A113含量高濃度的聚合鋁水溶液的制備方法， 其特征在于具體工藝為用泵將AlCl3溶液從反應釜抽出，在靜態(tài)混合器和混合閥 前注入NaOH溶液，調節(jié)混合閥開度，混合壓差0.01-0.1Mpa，讓AlCl3溶液和 NaOH混合后迸入超聲波混合器，超聲波混合器超聲強度為0.5-5W/cm2，進一 步混合反應后進入帶攪拌的反應釜，再將反應釜中的反應產物用泵抽入混合閥前 與NaOH溶液混合反應，再進入超聲混合器后入反應釜，到了預定反應時間后 從釜底放出。
3、 一種高A113含量高濃度的聚合鋁水溶液的制備裝置，其特征在于制備裝 置由(1)攪拌器、(2)反應釜、(3)堿儲罐、(4)堿液泵、(5)堿液泵、(6) 靜態(tài)混合器、(7)混合閥、(8)超聲波混合器、(9)超聲發(fā)生器、(10)超聲發(fā) 生器構成；用泵(5)將AlCl3溶液從帶攪拌器(1)的反應釜(2)抽出，NaOH 溶液由堿液泵(4)從堿儲罐(3)中抽出，進入在靜態(tài)混合器(6)和混合閥(7)， 調節(jié)混合閥(7)開度，然后進入超聲波混合器(8)在超聲發(fā)生器(9)、 (10)作用下 使超聲強度達到0.5-5W/cm2，進一步混合反應后進入帶攪拌的反應釜(2)。
全文摘要
一種高Al13含量高濃度的聚合鋁的制備方法，屬于水處理高效絮凝劑的生產和應用技術領域。本發(fā)明按制備產品的要求，將AlCl₃配成濃度為0.5-3mol/l、NaOH濃度為0.5-5mol/l溶液，NaOH與三氯化鋁摩爾比值為0.2-3.5，反應溫度為40-100℃，反應時間1-10小時，熟化時間5-24小時；即可制成聚合氯化鋁的水溶液。本發(fā)明生產工藝參數(shù)容易控制，反應時間短，產品濃度高，絮凝效果好。該產品有效絮凝成份Al13可達70％-82％。適用于各種污染嚴重的工業(yè)廢水和生活污水的處理。絮凝試驗顯示本發(fā)明制備的聚合鋁的絮凝效果明顯優(yōu)于市售聚合鋁，用量可比一般聚合鋁降低。
文檔編號C02F1/52GK101264964SQ20081008908
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月17日 優(yōu)先權日2007年4月26日
發(fā)明者婁世松, 范洪波 申請人:北京科技大學