一種高a113含量高濃度的聚合鋁水溶液的製備方法及裝置的製作方法

2023-06-06 00:47:46 1

專利名稱：一種高a113含量高濃度的聚合鋁水溶液的製備方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於環保領域，特別涉及一種高A113含量高濃度的聚合鋁水溶液的製備方法及裝置，適用於各種汙染嚴重的工業廢水和生活汙水的處理。
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。混凝劑是混 凝技術的關鍵。按其化學性質可以大致區分為兩大類，即無機與有機混凝劑。由 於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點，在混凝技術中佔據極其重要的地位， 一直來得 到廣泛的應用。在傳統無機鹽基礎上發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製開發逐漸形成了鋁系、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，多數產品穩定性較差。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展並成為目前產量最 大，應用範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的羥基聚合鋁離子。其中起主要決定作用的成分為A113形態。現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、碳酸鈉等固體鹼性物質， 不同的加鹼量可以得到不同鹼化度的聚合鋁產品，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，以三氯化鋁為原料製取聚合 氯化鋁，這種方法工藝複雜，製造的產品質量完全於依賴於離子交換膜的質量。 (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，所以成品的鹼化 度一般在50 %以下，分解效率也較低。實驗室中以微量滴鹼或緩慢加鹼方式可製備出高A113含量的PAC 。但使 用傳統的方式進行反應時，常規的加鹼速度往往使反應體系中局部鹼濃度過大，由於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 ; 通過緩慢加鹼配合強烈混合以減小局部鹼濃度過大，效率太低。微量加鹼法可得 到Ab含量較高(80y。以上)的聚合氯化鋁(PAC),且有較好的可重複性，但該法 採用較低濃度的AlCl3和NaOH溶液和極慢的加鹼速度，存在反應時間長(20h 以上)，總鋁濃度低(《0.1mol/L)等缺點。由於不同鹼化度的PAC所需鹼量不 同，採取恆定加鹼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，並提高其總鋁 濃度。發明內容本發明的目的是要克服以微量滴鹼或緩慢加鹼方式耗時太長、效率低，電滲 析法工藝複雜，中和法產品質量不穩定的缺點。提供一種高鹼化度、高A113含 量並具有優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製備方法，其中按製備產品的 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，在靜態混合器和混合閥前注入 NaOH溶液，調節混合閥開度，使混合壓差0.01-0.1Mpa,使AlCl3溶液和NaOH 充分混合，然後進入超聲波混合器，超聲波混合器超聲強度為0.5-5W/cm2，進 一步混合反應後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，再進入超聲混合器後入反應釜，到了預定反應時間 後可從釜底放出，反應後的溶液常溫熟化5-24小時即可。一種高A113含量高濃度的聚合鋁水溶液的製備裝置，由l攪拌器、2反應 釜、3鹼儲罐、4鹼液泵、5鹼液泵、6靜態混合器、7混合閥、8超聲波混合器、 9超聲發生器、10超聲發生器構成。用泵5將AlCl3溶液從帶攪拌器l的反應釜 2抽出，NaOH溶液由鹼液泵4從鹼儲罐3中抽出，進入在靜態混合器6和混合 閥7，調節混合閥7開度，然後進入超聲波混合器8在超聲發生器9、 10作用下 使超聲強度達到0.5-5W/cm2，進一步混合反應後進入帶攪拌的反應釜2。 發明的原理如下在AlCl3溶液NaOH液進入靜態混合器和混合閥後，二者可以通過靜態混合 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，並提高了 A1C13和NaOH的 允許濃度以及產品的總鋁濃度。本發明生產工藝參數容易控制，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 %。適用於各種汙染嚴重的工業廢水和生活汙水的處理。絮凝試驗顯示本發明製備的聚合鋁的絮凝效果明顯優於市售聚合鋁，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製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。熟化後的產品Aln含量 81%。某煉油廠工業汙水，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。處理後水質狀況為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處理後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。熟化後的產品Al13含量76%。用本產品處理某煉油廠電脫鹽裝置排出的含油汙水，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，處理後水質狀況為油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水，處理前循環水透光率30%,加30 mg/1實施實 例2所制產品，分離後透光率達到90%。用本產品處理某油田電脫水排出的含油汙水，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，處理後水質狀況為油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製備方法，其特徵在於按製備產品的要求，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、 根據權利要求1所述的高A113含量高濃度的聚合鋁水溶液的製備方法， 其特徵在於具體工藝為用泵將AlCl3溶液從反應釜抽出，在靜態混合器和混合閥 前注入NaOH溶液，調節混合閥開度，混合壓差0.01-0.1Mpa，讓AlCl3溶液和 NaOH混合後迸入超聲波混合器，超聲波混合器超聲強度為0.5-5W/cm2，進一 步混合反應後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，再進入超聲混合器後入反應釜，到了預定反應時間後 從釜底放出。
3、 一種高A113含量高濃度的聚合鋁水溶液的製備裝置，其特徵在於製備裝 置由(1)攪拌器、(2)反應釜、(3)鹼儲罐、(4)鹼液泵、(5)鹼液泵、(6) 靜態混合器、(7)混合閥、(8)超聲波混合器、(9)超聲發生器、(10)超聲發 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 溶液由鹼液泵(4)從鹼儲罐(3)中抽出，進入在靜態混合器(6)和混合閥(7)， 調節混合閥(7)開度，然後進入超聲波混合器(8)在超聲發生器(9)、 (10)作用下 使超聲強度達到0.5-5W/cm2，進一步混合反應後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製備方法，屬於水處理高效絮凝劑的生產和應用技術領域。本發明按製備產品的要求，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；即可製成聚合氯化鋁的水溶液。本發明生產工藝參數容易控制，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％。適用於各種汙染嚴重的工業廢水和生活汙水的處理。絮凝試驗顯示本發明製備的聚合鋁的絮凝效果明顯優於市售聚合鋁，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 優先權日2007年4月26日
發明者婁世松, 範洪波 申請人:北京科技大學