利用高岭土制取聚合氯化铝铁无机絮凝剂

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聚合氯化铝铁无机絮凝剂的制备（一）、文献综合检索步骤和过程：1．网上资源：利用搜索引擎Google，键入搜索词“聚合氯化铝铁的合成”，找到约17,400条结果.2．数据库：2.1清华同方数据库（CNKI）（1）中国期刊全文数据库检索词：聚合氯化铝铁的合成搜索结果：共有记录9条相似词检索：苏州高岭土、聚合氯化铝铁搜索结果：共有记录474条 、3条（2）中国重要会议论文全文数据库检索词：聚合氯化铝铁搜索结果：共有记录53条相似词检索：无机絮凝剂、高岭土搜索结果：共有记录132条、2400条2.2万方数据库2.2.1（本地学位论文镜像中国学位论文全文数据库）：检索词：聚合氯化铝铁搜索结果：找到58篇论文论文标题：聚合氯化铝铁絮凝剂的制备及絮凝性能研究重庆大学姓名：张占梅指导教师：郑怀礼2.2.2（本地学位论文镜像西文会议论文全文数据库）：检索词：PAFC搜索结果：共有记录1条 论文标题：CharacterizationandfaultdiagnosisofPAFCcathodebyEIStechniqueandanovelmathematicalmodelapproach作者姓名：S.R.Choudhury,R.Rengaswamy2.3读秀知识库（图书检索） 检索词：聚合氯化铝铁搜索结果：找到相关条目约638条2.4CHIN检索高级检索M=题名或关键词：聚合氯化铝铁检索条件:题名或关键词=聚合氯化铝铁年=1998-2009    查询结果：共找到3条2.5SpringerLink按关键词全文检索：PAFC搜索结果：共236条，如：期刊1：期刊2： 期刊3：２.６全国期刊索引检索词：聚合氯化铝铁检索条件:题名或关键词=聚合氯化铝铁年=1998-2010查询结果：共找到37条２.７NIST工具检索Search　Tips：PAFCSearchResults：8（二）、重要文献资料信息列举文献1．复合型絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)的合成及其应用文献2.赤泥制备的聚合氯化铝铁处理高岭土废水 文献3.聚合氯化铝铁(PAFC)絮凝剂污水除磷的研究文献4.无机与有机复合絮凝剂PAFC-CTS的制备及其在废水处理中的应用 文献5.聚合氯化铝铁的形态分布特征研究文献6.聚合氯化铝铁PAFC絮凝性能试验研究文献7.聚合氯化铝铁絮凝剂的研制及其在废水处理中的应用 文献8.用正交试验法研究聚合氯化铝铁和聚丙烯酰胺对印染废水混凝处理效果的影响文献9.利用钢厂废物制备复合型无机高分子絮凝剂PAFC的研究文献10.利用高岭土尾矿制备复合型无机高分子絮凝剂PAFC的研究文献11.聚合氯化铝铁(PAFC)的制备及应用性能 （三）、正文介绍1　引言聚合氯化铝铁是氯化铝、氯化铁通过水溶液中的羟基架桥而形成的一种无机高分子絮凝剂。该分子以长链为基本结构,具有多种聚合态。在其分子中分子长链以弯曲、扭绞部分成环,在链链之间、面面之间以某种形式的键连接,由链接重复有序排列而成高分子,构成复杂而有序的分子结构[1]。它既有聚合氯化铝的优良的絮凝性能和强大的电荷中和作用,又有氯化铁的吸附性强、沉淀速度快的特性。因此,它的主要用途是絮凝剂,可用于净化饮用水和给水的特殊水质处理,还可用于生活污水、工业废水处理中[2]。制备聚合氯化铝铁的主要原料是铝土矿和含铁废酸。本研究开发了铝土矿为原料制备聚合氯化铝铁的新工艺,并对工艺条件进行了优化。为该产品的工业化生产提供了理论依据。2　实验材料与方法2.1　原材料以河南某地的铝土矿为基本原材料。经分析,其化学组成及含量:Al2O3　67.08%,Fe2O3　2.28%,Si2O3　19.74%,MgO　1.71%,CaO　2.79%,其它　6.40%。2.2　合成方法将铝土矿粉碎、研磨、过120目筛,于马弗炉中800℃焙烧2h。在常压下,按一定配比将一定浓度盐酸、铝土矿粉加入带有回流冷却管的反应器中,在85℃下反应2h后,加入含铁废酸,在激烈搅拌下缓慢滴加Ca(OH)2溶液调pH值,使其聚合,在90～100℃条件下继续反应6～8h后,趁热过滤得到深红棕色液体产品。2.3　絮凝性能测试(1)取粒径小于400目的高岭土细粉,配置成100mg/L的悬浊液,以自来水配制,每份取500ml,各加入1、2、4、6、10、20、30μl相同浓度的氯化铁、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁,在转速为200r/min的快速搅拌下搅拌2min,调速至30r/min,搅拌8min,静沉15min,于距上液面约3cm处吸取部分水样测定其剩余浊度。(2)焦化废水取自上海某焦化厂A/O生化阶段沉淀池出水,用聚乙烯塑料桶储运。取出上述焦化废水500ml,分别加入一定量的聚合氯化铝和聚合氯化铝铁,先200r/min快搅2min,再30r/min慢搅8min,静沉15min后于液面下3cm处吸取部分上清液分析出水水质。3　结果与讨论 3.1　焙烧温度的选择焙烧可以激发铝土矿的活性,取经过焙烧的铝土矿与过量的盐酸充分反应，从实验结果可以看出,其它条件相同,焙烧温度在800～850℃时活化效果较好。这是因为在自然界中铝以多种形式存在,其中Al2O3又有α-Al2O3和γ-Al2O3两种形态。而α-Al2O3活性很低,在750～900℃左右能转变为活性相对较强的γ-Al2O3。但是达到850℃后,溶出率随着温度的升高反而下降,这是由于高温下偏高岭石转化为极难溶于酸的硅尖晶石、莫来石等的缘故，故本实验选用焙烧温度为800℃。3.2　酸浸条件对溶出率的影响酸浸取是整个工艺过程中承上启下的关键步骤,较佳的酸浸取条件应同时满足两个要求:尽可能高的氧化铝溶出率和酸浸取液具有适应于调整过程要求的初始盐基度。这两个要求相互间是矛盾的,因为从氧化铝溶出率考虑应提高投酸量,但浸出液的初始盐基度将降低;反之,减少投酸量有利于提高浸出液的初始盐基度,但将降低氧化铝溶出率。3.2.1　盐酸浓度对溶出率的影响通过配制不同浓度的盐酸与铝土矿粉反应,测定其溶出率。从实验结果可以看出,盐酸的浓度越高氧化铝的溶出率也越大,但盐酸浓度大,挥发损失较多,对操作、环境均有不利影响,同时H+浓度大,提高了产品成本。盐酸浓度太低则有氧化铝溶出率低和溶液中氧化铝含量低的缺点。综合考虑,本实验选择质量分数为25%盐酸。3.2.2　加酸量对溶出率和盐基度的影响物料中盐酸与矿粉中氧化铝的物质的量之比对氧化铝的溶出率和盐基度有很大影响。氧化铝的溶出率随着加酸量的增加而增加,而盐基率则随着加酸量的增加而减小。从实验结果可以看出当加酸物质的量比大于0.8,溶出率的增加幅度就变得很小,而盐基度却下降幅度很大。为了得到一定溶出率和盐基度的溶出液,本实验采用的加酸物质的量比为0.8。3.2.3　反应温度的选择反应温度是影响酸浸溶出速度的重要因素。酸浸溶出是一个放热反应,但随后的水解聚合是一个吸热反应。从图4中看出,温度升高有利于缩短氧化铝的溶出时间,温度升高有利于氧化铝的溶出。但是温度达到85℃后溶出率变化不大,本实验选择反应温度为85℃。3.2.4　反应时间对溶出率和盐基度的影响实验结果中可知反应初始阶段由于溶出的氧化铝的量较少,盐基度较高。随着氧化铝的不断溶出,盐基度随之下降,反应1.5h后溶出率的增加幅度明显减少,而盐酸进一步和铝土矿中的其它物质反应,盐基度开始上升到2h后,溶出率和盐基度都逐渐趋于稳定。本实验确定酸浸的时间为2h为宜。研究得到,本实验酸浸过程的工艺条件为:盐酸质量分数25%,盐酸与氧化铝的物质的量比为0.8,反应温度为85℃,反应时间为2h。3.3　铁离子的加入及盐基度控制在合成聚合氯化铝铁时,先制备低盐基度的聚合氯化铝,再加入铁离子取代部分铝离子。盐基度是影响产品的性能的重要因素。盐基度太低聚合效果不好,太高加入铁离子则会出现氢氧化铁沉淀。由于在盐基度调整过程中发生一系列溶解、中和、水解、聚合等作用,因此,只有当各种影响条件相互匹配时才能达到较佳的效果。其反应机理如下:Al2O3+6HCl+9H2O→2[Al(H2O)6]Cl3[Al(H2O)6]3+→[Al(OH)(H2O)5]2++H+[Al(OH)(H2O)5]2+→[Al(OH)2(H2O)4]++H+[Al(OH)2(H2O)4]+→[Al(OH)3(H2O)3]+H+FeCl3+6H2O→[Fe(H2O)6]Cl3[Fe(H2O)6]3+→[Fe(OH)(H2O)6]2++H+ [Fe(OH)(H2O)6]2+→[Fe(OH)2(H2O)4]++H+[Fe(OH)2(H2O)4]+→[Fe(OH)3(H2O)3]+H+4　结论以铝土矿粉为原料,经盐酸溶出后加含铁废酸并用Ca(OH)2调整盐基度,可以制得聚合氯化铝铁,该工艺具有操着简便,生产成本低等特点,对利用当地资源生产用量逐渐增加的聚合氯化铝铁净水剂,具有十分重要的社会效益和经济效益。