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一種聚合氯化鋁的製備方法

2023-05-14 21:53:46

專利名稱:一種聚合氯化鋁的製備方法
技術領域:
本發明涉及一種聚合氯化鋁(PAC)的製備方法,特別是其鹽基度的調製方法。
PAC是國內外廣泛應用的一種高效的淨水劑,既可用於淨化日常飲用水,也可用於處理工業用水或汙水等。
眾所周知,製備PAC的方法有鋁土礦酸浸法、鋁灰酸浸法、鋁釩土酸浸法和氫氧化鋁酸浸法等。氫氧化鋁法又分為常壓法和加壓法兩種。常壓法氫氧化鋁難溶於酸中,為了製取較高鹽基度的PAC,反應沉澱物過多,增加了過濾操作的難度,產品成本也較高。加壓法製得PAC半成品(浸出液)的鹽基度可達到35%左右,但處理飲用水效果不理想,特別是氫氧化鋁種類對鹽基度有影響。因此,PAC半成品(浸出液)一般都採用鹼性物質調製其鹽基度,以達到產品標準。常用的鹼性物質有NaOH、Na2CO3、NH4OH、輕質CaCO3(CN87103009A)等。但是,採用上述物質調製PAC半成品鹽基度的成本較高,特別是調製鹽基度後的PAC用於淨化低溫低濁度源水,使其達到國家規定的飲用水標準(水中剩餘濁度低於3度)時,操作難度就更大。例如,當源水濁度為8~10度時,投加6~8PPm藥劑或超出此範圍,製成水中剩餘濁度均高於3度(這裡指投加用Na2CO3等鹼性物質調製鹽基度後PAC),然而,用方解石調製鹽基度後的PAC去淨化前述的低溫低濁度源水時,只要投加6~8PPm藥劑就可使其達到飲用水標準(低於3度)。
本發明的目的在於尋求一種能用於調製PAC半成品(浸出液)鹽基度的物質,經調製鹽基度的PAC,能用於淨化高、低濁度的源水,使其剩餘濁度均低於3度以下,符合國家制定的飲用水標準,並能明顯降低產品成本。
為完成本發明的任務,我們採用多種鹼性物質,歷經上百次調製氫氧化鋁與鹽酸的浸出液(即液體PAC半成品)的鹽基度試驗,並將製得的液體PAC用於淨化源水試驗,從中篩選出用於調製PAC半成品鹽基度的最佳物質。
現將製備PAC過程描述如下將鹽酸加到耐酸帶夾套高壓釜中,啟動攪拌器加入氫氧化鋁,升溫至150~180℃繼續攪拌6~8小時後沉降分離製得浸出液(液體PAC半成品)。將浸出液與鹼性物質分別在0℃~100℃攪拌情況下調製2小時左右,並恆溫熟化1~2小時後過濾,其濾液為製得的液體PAC產品,其鹽基度為60~75%。
本發明的技術方案可以這樣實現以氫氧化鋁為原料與鹽酸在加壓下反應,收集其浸出液(PAC半成品),在0 ℃~100℃溫度下用天然方解石調製其鹽基度,過濾後其濾液便為製得的液體PAC成品,其鹽基度為60~75%。
本發明的技術方案也可以這樣實現上述的天然方解石,其粒度為20~200目。
本發明的技術方案還可以這樣實現
用於調製鹽基度的浸出液(液體PAC半成品,以AL(OH)3計)與天然方解石(以CaCO3計)重量之比為1.194~1.208。
實施本發明的上述技術方案,具有以下優點1、製得的PAC產品用於淨化飲用水,無論是低溫低濁度源水還是高濁度水,均可迅速達到國家規定的3度以下的飲用水標準。
2、由於天然方解石價格便宜,具有降低制水成本的明顯效益。
實施例1.製備PAC半成品(未經調製鹽基度的PAC半成品,即浸出液)。
將1800L鹽酸(密度1.156g/cm3,濃度為31%)加到帶夾套的耐酸高壓釜中,在攪拌情況下加入1500kgAl(OH)3(AL2O3含量為64%),升溫至150℃反應6小時,過濾其濾液為製得的液體PAC半成品(浸出液),其得量為3m3,其技術指標為密度1.34g/cm3Al2O314%鹽基度43% PH~2.5實施例2.調製PAC半成品(浸出液)的鹽基度。
實施例2-A取實施例1製取的PAC半成品(浸出液)500ml(其密度為1.34g/cm3,Al2O3含量為14%,鹽基度為43%,PH~2.5)放入1L燒杯中,溫度控制在0℃,啟動攪拌並緩慢加入140g20目的天然方解石(CaCO3含量為80%),恆溫2.0小時,待無氣泡放出時過濾,其得到的490ml濾液即為製得的PAC產品,其技術指標分別為密度1.326g/cm3Al2O3含量12.63%鹽基度67.36% PH~3.5
實施例.2-B~2-G實施例2-B、2-C、2-D、2-E、2-F、2-G液體PAC的製備方法和過程以及PAC半成品和天然方解石的用量均同實施例2-A。各實施例中調製鹽基度的溫度、天然方解石的粒度和製得的液體PAC產品的技術指標均列入表1中。
用天然方解石、輕質CaCO3和Na2CO3調製鹽基度後的液體PAC產品(見表1~3),用於淨化處理松花江水,其應用效果分別列在表4~9中。
從上述表1不難看出,調製PAC鹽基度的溫度高時,反應所用的時間就短,反之時間就長。從表4~9也可以見到,調製鹽基度的溫度在0℃~100℃之間為宜,若偏高時淨化源水的效果就差。
為了進一步驗證PAC半成品(浸出液)小試調製其鹽基度的效果,按照實施例1製得的3m3PAC半成品(浸出液),在20℃攪拌情況下緩慢加入800kg的天然方解石(CaCO3含量為85%,粒度為30目),最終製得2.8m3液體PAC產品(其密度為1.330g/cm3,Al2O3含量為12.73%,鹽基度為70.13%,PH~3.5)。將前述工業化試驗製得的調製鹽基度後的PAC產品用於淨化松花江水的效果與用輕質CaCO3和Na2CO3調製鹽基度後PAC淨化處理松花江水的應用結果均列在表10中。
從表4~10人們可以看出,用天然方解石調製PAC半成品的鹽基度而製得的PAC,用於淨化處理松花江水效果均優於用Na2CO3和輕質CaCO3調製鹽基度後的PAC,且經過300秒鐘沉降處理,即可達到飲用水的標準。
淨化處理低溫低濁度的源水使其達到飲用水標準的難度較大,但是,用天然方解石調製鹽基度後的PAC卻收到了另人十分滿意的效果(參見表11)。例如,當用天然方解石調製鹽基度後的PAC淨化處理-2℃~1℃松花江水時,用量僅為6~8PPm即可達到飲用水標準。但是,當用Na2CO3或輕質CaCO3調製鹽基度後的PAC去淨化處理同樣的源水時,其用量為6~8PPm或超出此範圍時,源水中剩餘的濁度均超出飲用水的標準。
當源水濁度波動較大時會給制水控制加藥量帶來很大的困難,然而,用天然方解石調製鹽基度的PAC淨化處理源水時,可以迅速達到飲水標準。
用天然方解石調製鹽基度後的PAC半成品,經濃縮乾燥也可製成固體PAC產品。
本發明提到的表1~11均附在說明書後面。
天然方解石外觀呈白色,其雜質含量不同時呈淡黃色、玫瑰色和褐色等三方晶系,成菱石體和偏三角體,有玻璃光澤。我國吉林省盤石地區有比較豐富的資源,其價格遠低於其他鹼性物質,將其用於調製PAC半成品的鹽基度時,其粒度一般在20~200目為宜,如果顆粒過大會給沉降過濾等操作帶來困難,如果顆粒過細,雖然反應較快,但會給粉碎帶來一定困難,增加動力消耗。
總之,用天然方解石調製PAC半成品鹽基度,其工藝比較簡單可行,易於操作控制、淨化源水時沉降速度快,淨化效果極佳,能明顯降低產品生產成本。產品經過吉林省質量監督檢驗站、吉林省衛生防疫部門檢測,其化學指標和毒理學指標均合格,是一種淨化處理飲用源水的高效淨水劑。
表1.用天然方解石調製PAC半成品鹽基度結果
表2.用CaCO3調製PAC半成品鹽基度結果
表3.用Na2CO3調製PAC半成品鹽基度結果
表4.0℃製得的液體PAC產品應用結果
表5.15℃製得的液體PAC產品應用結果
表6.20℃製得的液體PAC產品應用結果
表7.40℃製得的液體PAC產品應用結果
表8.60℃製得的液體PAC產品應用結果
表9.80℃製得的液體PAC產品應用結果
權利要求
1.一種聚合氯化鋁(PAC)的製備方法,主要以氫氧化鋁為原料與鹽酸加壓下反應,收集其浸出液(PAC成品),其特徵在於用天然方解石在0~100℃調製其鹽基度,其濾液便為製得的液體PAC產品。
2.按照權利要求1所述的聚合氯化鋁的製備方法,其特徵在於用於調製鹽基度的天然方解石的粒度為20~200目。
3.按照權利要求1所述的聚合氯化鋁的製備方法,其特徵在於用於調製鹽基度的PAC(以三氧化二鋁計)與天然方解石(以碳酸鈣計)重量之比為1∶1.194~1.208。
全文摘要
本發明涉及一種聚合氯化鋁(PAC)的製備方法,尤其是其鹽基度的調製方法。氫氧化鋁在加壓情況下用鹽酸浸出,收集其浸出液(PAC半成品)在0~100℃,用20~200目的天然方解石調製其鹽基度,製得的液體PAC用於淨化源水,能迅速達到國家制定的飲用水標準( 3濁度),優於其他鹼性物質,能提高PAC質量,明顯降低生產成本。
文檔編號C01F7/00GK1205306SQ9711285
公開日1999年1月20日 申請日期1997年7月15日 優先權日1997年7月15日
發明者唐宏基, 潘潤民 申請人:吉林化學工業公司龍江淨水劑廠

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