1．利用電很箔廢酸生產(chǎn)聚合氯化鋁的研究背景及意義

近年來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，水資源的污染不斷加劇。導(dǎo)致人們飲用水資源的日益緊缺。水中污染物質(zhì)的種類很多，且水中含有大量有毒有害物質(zhì)，它們被土壤、動(dòng)植物吸收，或直接通過飲水吸進(jìn)人體，對人類造成長期為害，將嚴(yán)重威脅到人們的身體健康。因此，盡快研制出高效、經(jīng)濟(jì)的凈水劑，并加強(qiáng)飲用水資源的保護(hù)，提高凈水工藝的運(yùn)行質(zhì)量，保障飲用水的安全是非常重要的。

聚合氯化鋁(簡稱PAC)，具有吸附活性高、澄清泥沙時(shí)間短、適應(yīng)pH值范圍寬，不需助凝劑和不受水溫影響等優(yōu)點(diǎn)，其凈水效果是A12(S04)3的3-5倍，是國際上近年來發(fā)展較快的高效水處理劑之一。

國內(nèi)鋁箔廠年產(chǎn)低壓電很箔60萬噸，其主產(chǎn)品電很箔主要原材料為鋁光箔，鋁光箔經(jīng)過腐蝕與化成兩道工序，成為制造鋁電解電容器的原材料之一。在腐蝕工序中，鋁光箔經(jīng)鹽酸、硫酸在一定的化學(xué)配比，一定的溫度和電流條件下，按工藝要求被腐蝕，成為化成箔的半成品。企業(yè)年消耗工業(yè)級鹽酸和硫酸的量很大。生產(chǎn)過程中，如果這些廢酸直接排放，不但對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，而且對企業(yè)也是一定損失。針對該廢酸酸液特點(diǎn)，可以采用擴(kuò)散滲析工作原理對廢酸進(jìn)行回收。廢酸經(jīng)回收后，能夠應(yīng)用于生產(chǎn)聚合氯化鋁凈水劑，具有一定的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會效益。

2．聚合氯化鋁應(yīng)用于生產(chǎn)自來水凈化劑的發(fā)展前景

聚合氯化鋁是目前國內(nèi)用量大、效果較好的無機(jī)高分子凈水劑，生產(chǎn)工藝已相當(dāng)成熟，難以在技術(shù)方面取得突破性的進(jìn)展，提高凈水性能比較困難?？上驳氖?，近年來另辟途徑，取得較大的飛躍。在液體聚合氯化鋁中加人助凝劑（促進(jìn)劑），經(jīng)過絡(luò)臺復(fù)配，得到復(fù)配型聚合氯化鋁兼有無機(jī)高分子混凝劑的強(qiáng)大電荷中和能力和有機(jī)高分子混凝劑的高度吸附、架橋性能。助凝劑是天然或人工合成的有機(jī)高分子物，復(fù)配加入量僅占聚合氯化鋁量的1---3%用于水處理時(shí)，投加量小、剩余濁度低、效果提高2～3倍。

隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)和各類工業(yè)用水的需要，近年全球水處理化學(xué)品市場一改原有緩慢的發(fā)展局面，呈現(xiàn)出乎穩(wěn)的增長態(tài)勢。其中聚合氯化鋁在各類產(chǎn)品中顯示出較強(qiáng)勁的增長勢頭。在我國，目前工業(yè)用水和城市給水的水處理混凝劑年需求量不斷增加，另外全國每年工業(yè)排放廢水量的30%-40%需進(jìn)行混凝處理，其水處理混凝劑的年需求量不斷增加，聚合氯化鋁作為混凝劑在國內(nèi)目前主要用于給水凈化，基本能滿足國內(nèi)的需求，而PAC在廢水處理方面的應(yīng)用有待進(jìn)一步開發(fā)。

3．實(shí)驗(yàn)材料及工藝條件

3.1實(shí)驗(yàn)材料：含鋁鹽酸鋁箔廠腐蝕鋁箔后排出的廢酸
鋁酸鈣粉貴州省凱里市生產(chǎn)，A1203含量53.41%
氯化鋅汕頭市西隴化工廠有限公司(AR)
氫氧化鈉廣州化學(xué)試劑廠(AR)
鹽酸廣州化學(xué)試劑廠(AR)
三水合乙酸鈉廣州化學(xué)試劑廠(AR)
乙二胺四乙酸二鈉廣州化學(xué)試劑廠(AR)
硝酸廣州化學(xué)試劑廠(AR)
氨水廣州化學(xué)試劑廠(AR)

3.2實(shí)驗(yàn)儀器：電子萬用爐北京市永光明儀器廠
JA1103N型電子天平上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司
T-10型電子天平美國雙杰兄弟（集團(tuán)）有限公司
TLJ-2型定時(shí)電動(dòng)攪拌器江蘇美堰市天力醫(yī)療器械有限公司
800電動(dòng)離心機(jī)常州奧華儀器有限公司
四口燒瓶(lOOOml)蛇形冷凝管溫度計(jì)(0～100℃)

3.3實(shí)驗(yàn)方法

3.3.1電很箔廢酸的成份組成分析

根據(jù)工廠生產(chǎn)的實(shí)際情況，廢酸液統(tǒng)一集中收集在儲槽中，然后分析檢測廢酸液中[H+]、[Cl-]、[S04+]，分析檢測完成后供給到生產(chǎn)聚合氯化鋁的企業(yè)中去。檢測結(jié)果表明，腐蝕生產(chǎn)線廢酸液濃度分別為[H+]=7.1N、[Cl-]=0.89N、[S04+]=3.21N。

3.3.2利用電很箔廢酸生產(chǎn)聚合氯化鋁的要求

純的固體聚合氯化鋁為無色透明樹脂狀，其A1203含量45%左右。因含有雜質(zhì)，一般固體聚合氯化鋁產(chǎn)品為白色、淡灰色、淡黃色或棕色晶體或粉末，顏色因生產(chǎn)工藝及原料的不同而不同，一般工業(yè)生產(chǎn)要求A1203含量≥27%。液體聚合氯化鋁產(chǎn)品為無色、淡灰色、淡黃色或半透明液體，味澀具有一定的粘滯性；一般工業(yè)生產(chǎn)上要求A1203含量≥9.0%，相對密度(20℃)≥1.19。

3.3.3酸液的配制

因?yàn)殇X箔廠排出的含鋁酸有兩種不同的濃度，所以要按照實(shí)驗(yàn)所要求不同鹽基度來調(diào)配不同酸度的酸液。方法：首先檢測兩種酸的酸度W，鋁含量A，計(jì)算好實(shí)驗(yàn)所需要的酸度，再稱取兩種酸混合倒進(jìn)lOOOml的四口燒瓶，四口燒瓶要先接好攪拌器，接好冷凝管和溫度計(jì)，再加熱升溫。

3.3.4聚合氯化鋁的合成路線

根據(jù)算實(shí)驗(yàn)需要的鹽基度，計(jì)算所要投的鋁酸鈣粉的量。一般按照酸粉比來計(jì)算，酸粉比是根據(jù)鹽基度得出來。等酸液升溫到65℃左右就投加鋁酸鈣粉。投完鋁酸鈣粉后等混合液體溫度達(dá)到100℃以上停止加熱并保持溫度在98℃反應(yīng)2.5小時(shí)。反應(yīng)2.5小時(shí)后倒出聚合氯化鋁產(chǎn)品于1000ml燒杯，冷卻，待測。

分別取酸粉比H=0.90，0.80，0.70，0.60，0.50下合成聚合氯化鋁，測定各個(gè)酸粉比合成出來的產(chǎn)品的鋁含量，鹽基度，鋁酸鈣粉的溶出鋁，渣含量等指標(biāo)。

3.3.5聚合氯化鋁的指標(biāo)測定

氧化鋁含量，鹽基度按照聚合氯化鋁國家標(biāo)GB15892-2009檢測。

溶出鋁計(jì)算方法：W=(MA-mlal-m2a2)／m×100%
式中：W為鋁酸鈣粉的溶出鋁，%；
M為聚合氯化鋁產(chǎn)品質(zhì)量，g；
A為產(chǎn)品的氧化鋁百分含量，%；
ml、m2為兩種酸的質(zhì)量，g；
al、a2為兩種酸的鋁含量，g；
m為鈣粉的質(zhì)量，g。

渣含量測定方法：將產(chǎn)品攪拌均勻，用離心管稱取質(zhì)量大概相同兩管，放進(jìn)電動(dòng)離心機(jī)，蓋好蓋子，慢慢加速離心10分鐘，然后逐漸減速關(guān)閉離心機(jī)，停止后取出離心管倒掉上層清液，稱離心管質(zhì)量。
計(jì)算方法：W=（ml-m）/(m2-m)×100%
式中：W為渣含量，%；
ml為聚合氯化鋁液和離心管質(zhì)量，g；
m2為渣和離心管質(zhì)量，g；
m為離心管質(zhì)量，g。

4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

4.1酸粉比對鹽基度的影響

在酸液和反應(yīng)溫度和時(shí)間不變的情況下改變鋁酸鈣粉的用量，即改變酸粉比例，研究其對鹽基度的影響。圖1表明了酸粉比對鹽基度的影響。

由圖1可以看出隨著酸粉比的增加，鹽基度逐漸下降。聚合氯化鋁的鹽基度在70%～85%是比較穩(wěn)定，不容易水解。所以酸粉比在0.6～0.8之間比較適合。

4.2酸粉比對溶出鋁的影響

在酸液和反應(yīng)溫度和時(shí)間不變的情況下改變酸粉比例，研究酸粉比與鋁酸鈣粉溶出鋁的關(guān)系。如圖2。

由圖2看出隨著酸粉比的增大，溶出鋁升高。因?yàn)殇X酸鈣粉用量相對少，酸可以把難容的氧化鋁溶出來。研究溶出鋁可以幫助降低生產(chǎn)成本，提高鈣粉的利用率。

4.3酸粉比對渣含量的影響

在酸液和反應(yīng)溫度和時(shí)間不變的情況下改變酸粉比例，研究酸粉比與渣含量的關(guān)系。如圖3．

由圖3看出隨著酸粉比的升高，渣含量也逐步降低。因?yàn)樗崃枯^多可以溶解比較多的難溶物，這樣就可以減少廢渣的排放，減少廢渣的二次污染。

5．結(jié)論

以鋁箔廠的電很箔酸和鋁酸鈣粉為主要原料，通過升溫聚合反應(yīng)可以制備得液體聚合氯化鋁。通過改變酸粉比研究其對鹽基度，水不溶物，鋁酸鈣粉的溶出鋁，渣含量的影響。通過實(shí)驗(yàn)得出酸粉比在0.6-0.7之間，制備的出來的液體聚合氯化鋁的鹽基度、水不溶物、渣含量都符合國家的GB15892-2009要求，而卻鋁酸鈣粉的溶出鋁都可以達(dá)到50%以上，降低了生產(chǎn)的成本。