[发明专利]一种以粉煤灰为原料研制固态高效絮凝剂的方法有效

申请号：	201510026719.7	申请日：	2015-01-15
公开（公告）号：	CN104724737B	公开（公告）日：	2017-01-25
发明（设计）人：	王晖;孙忠;红艳;温龙英	申请（专利权）人：	内蒙古大学
主分类号：	C01F7/00	分类号：	C01F7/00;C02F1/52
代理公司：	呼和浩特北方科力专利代理有限公司15100	代理人：	王社
地址：	010021 内蒙古***	国省代码：	内蒙古;15
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摘要：
搜索关键词：	一种粉煤原料研制固态高效絮凝方法
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【说明书】：

技术领域

本发明涉及粉煤灰综合利用和固态高纯聚合氯化铝絮凝剂的方法，特别指一种以粉煤灰为原料研制固态高效絮凝剂的方法。

背景技术

我国电力以燃煤为主，粉煤灰是煤炭在燃烧锅炉中经燃烧后由烟道排出的固体废弃物，其主要化学组成是Al₂O₃、Si₂O。因此若将粉煤灰中的主要成分加以利用，不仅能缓解粉煤灰带来的占用土地、污染环境等问题，还可以成为一种廉价的再生资源，部分满足市场对Al₂O₃、SiO₂的需求，而且还可以节省铝土矿资源的开采、运输工序，降低生产成本。

目前，粉煤灰的利用主要有两种方式：(1)利用粉煤灰的某些特性，直接用于建筑工程、基础工程和农业等领域。(2)经过一定的工艺处理，从粉煤灰中提取可利用的物质，回收其中的Al、Si等高价值产品。以粉煤灰为原料制备聚铝絮凝剂属于后者，是粉煤灰的高附加值应用。根据目前报道，以粉煤灰为初始原料制备絮凝剂主要有：硅酸铝絮凝剂、硅酸铝铁絮凝剂、聚合氯化铝铁絮凝剂等。

聚合氯化铝(PAC)是氯化铝经水解-聚合形成的，由不同聚合度水解产物组成的混合物，因其具有广泛的pH使用范围、良好的絮凝效果、较低的残留铝含量等突出优点已然成为絮凝剂市场的主流产品。

制备PAC的方法有很多，如以金属铝、氢氧化铝或氧化铝为基本原料与一定浓度的氯化铝加热、加压反应；对一定浓度的氯化铝溶液进行电解、电渗析、阴离子树脂交换、补水蒸馏等。但因其影响参数众多(如起始浓度、温度、搅拌速率、碱化度、熟化时间、熟化温度等)，其产品质量往往得不到保障，普遍存在絮凝成分含量低、投加前需预溶解的缺点。

而利用粉煤灰制备被认为聚合铝中最有效絮凝形态，具有优越的净水性能的Al₁₃却未见报道。Al₁₃因其纳米分子尺寸和高电荷，被认为是聚合氯化铝溶液中最小且最稳定的纳米物种。然而，至今国内外各技术领域尝试各种合成制备方法，都无法得到具有工业应用价值的高浓度、高Al₁₃含量的聚合铝溶液以及高纯铝十三固体产物。

2006年孙忠在Chinese J.Struct.Chem.25(10)：1217-1227报道了与Keggin-Al₁₃有着相同聚合度，组成结构不同的P-Al₁₃(Al₁₃(OH)₂₄(H₂O)₂₄Cl₁₅·13H₂O)其聚阳离子带有15个正电荷。专利申请号：200510064782.6公开了在200℃高压釜条件下，以氢氧化铝、结晶氯化铝、水为原料制备得到了高纯P-Al₁₃，且已证明P-Al₁₃在不同的pH值下均表现有比Keggin-Al₁₃更好的去浊能力、更宽的有效絮凝投加范围和适应的水体pH值。由此表明，P-Al₁₃是一种性能优越有发展前途的高效絮凝剂，它对开发利用黄河水、处理各种废水，节约地下水资源具有重要意义。