凈水劑聚合氯化鋁的制備原理主要是基于鋁離子的水解和聚合反應(yīng)。其制備方法較多,常見的幾種制備原理如下:
金屬鋁法:
原理:以鋁加工的下腳料,如鋁屑、鋁灰和鋁渣等為原料。鋁與鹽酸發(fā)生反應(yīng),經(jīng)熟化聚合、沉降等過程制得液體聚合氯化鋁,再經(jīng)過濾、濃縮、干燥等操作得到固體產(chǎn)品。主要反應(yīng)式為:;在后續(xù)聚合過程中,鋁離子發(fā)生水解和聚合反應(yīng),形成聚合氯化鋁。
優(yōu)點(diǎn):反應(yīng)速度快、工藝流程簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、設(shè)備投資較少。
缺點(diǎn):制得的聚合氯化鋁產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量較高,產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定,并且在制備過程中酸對(duì)反應(yīng)設(shè)備的腐蝕較為嚴(yán)重。
氫氧化鋁法:原理:以氫氧化鋁為原料,由于氫氧化鋁酸溶性不好,需要對(duì)反應(yīng)加溫加壓,使氫氧化鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁,氯化鋁再進(jìn)一步水解聚合形成聚合氯化鋁24。
優(yōu)點(diǎn):氫氧化鋁純度高,所制備的聚合氯化鋁產(chǎn)品的重金屬含量低。
缺點(diǎn):反應(yīng)需要在特定的溫度和壓力條件下進(jìn)行,對(duì)設(shè)備要求較高,成本也相對(duì)較高。
氯化鋁法:原理:使用結(jié)晶氯化鋁為原料,將其加熱到一定溫度后發(fā)生熱分解,分解產(chǎn)物是氯化氫與水,然后發(fā)生聚合反應(yīng)產(chǎn)生粉狀聚合氯化鋁2。
缺點(diǎn):這種方法在我國(guó)使用較少,因?yàn)榻Y(jié)晶氯化鋁在一定溫度條件下可與鋁酸鈣粉直接發(fā)生反應(yīng),生成的聚合氯化鋁鹽基度較高,且不會(huì)產(chǎn)生污染,更節(jié)省原料和能源2。
堿溶法:原理:先將鋁灰與氫氧化鈉反應(yīng)得到鋁酸鈉溶液,再用鹽酸調(diào)節(jié)溶液的 pH 值,從而制得聚合氯化鋁溶液。
缺點(diǎn):制得的產(chǎn)品氯化鈉含量高,原材料消耗高,溶液氧化鋁含量低,工業(yè)化生產(chǎn)成本較大。
含鋁礦物法:原理:以鋁礬土、高嶺土、煤矸石等含鋁礦物為原料。這些礦物中的鋁一般不能直接在酸中溶出,需要經(jīng)過預(yù)處理,如煅燒等操作,使鋁轉(zhuǎn)化為可溶的形態(tài),然后再與鹽酸等酸反應(yīng),經(jīng)過一系列的反應(yīng)和分離過程,制得聚合氯化鋁。
優(yōu)點(diǎn):原料來源廣泛,成本相對(duì)較低。
缺點(diǎn):生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜,且不同的含鋁礦物需要根據(jù)其特性選擇合適的制備方法和工藝條件。