[发明专利]一种无残渣盐基度可控的聚合氯化铝制备方法

说明书

本发明公开了一种无残渣盐基度可控的聚合氯化铝的制备方法，利用浓盐酸、氢氧化铝和氯化盐为原料，其中氯化盐作为调节剂，通过控制氯化盐的加入量来实现对聚合氯化铝盐基度的调控。本发明的制备方法既克服了现有的以氢氧化铝为原料的制备工艺中无法对聚合氯化铝盐基度进行调控的问题，又克服了以粘土矿，铝矾土和铝酸钙粉会产生酸性固体废弃物的技术缺陷。

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种无残渣盐基度可控的聚合氯化铝的制备方法。

背景技术

聚合氯化铝(PAC)是一种常用的水处理剂，化学通式为Al(OH)_nCl_3-n，其中，当0<n<3时，聚合氯化铝能在水中形成絮凝体，且表面含有大量正电荷能够吸附悬浮在水中表面带负电荷的悬浮粒子，具有很强的电中和能力、强烈的吸附能力以及优良的絮凝能力，是一种高效快速的絮凝剂。

然而，PAC的絮凝能力与其盐基度密切相关，一般而言要求水处理剂的PAC的盐基度必须大于40％。盐基度是聚合氯化铝生产的一个重要指标，其定义为：聚合氯化铝中氢氧根离子与铝离子的质量百分比，即盐基度公式为〔OH^—〕/〔Al³⁺〕×100％。聚合氯化铝是一种介于三氯化铝和氢氧化铝之间的一种碱式铝盐的聚合物，聚合氯化铝中OH^—的多少，决定了聚合氯化铝的形态，分子结构中随着OH^—的增加，聚氯化铝的盐基度增大。在目前的工业生产中，一定程度的提高聚合氯化铝盐基度，可以提高生产和使用的效率。

而PAC盐基度主要受合成工艺的影响，目前PAC的生产工艺因原料不同可分为：金属铝溶解法、氢氧化铝制备法、铝酸钙粉及铝矾土矿制备法等。在上述这些方法中，氢氧化铝法和金属铝溶解法在制备过程中虽不产生固体废弃物，但是制备出的产品盐基度较低，其盐基度始终在40％左右徘徊，且无法实现对聚合氯化铝的盐基度进行调控；而使用铝酸钙和铝矾土制备工艺可获得高盐基度的PAC，但是在制备过程中会产生对环境严重污染的酸渣，对环境是不利的。

因此，开发一种盐基度可控且生产过程中无残渣的聚合氯化铝的生产工艺具有非常重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种盐基度可控且无固体残渣的聚合氯化铝的制备方法，以解决现有的制备方法中无法对聚合氯化铝盐基度进行调控及制备过程中容易产生酸性固体废弃物的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种无残渣盐基度可控的聚合氯化铝的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)确定浓盐酸的摩尔份：向浓盐酸中加入氢氧化铝，制备聚合氯化铝，所述氢氧化铝与浓盐酸的质量体积比为1:2，并测出聚合氯化铝的实际盐基度，根据实际盐基度公式17(3-n)/27算出n值，n即为浓盐酸的摩尔份；

(2)确定氯化盐的摩尔份：设定所需制备的聚合氯化铝的目标盐基度，根据目标盐基度公式17(3-n+4m)/27(1+2m)，将步骤(1)算出的n值带入目标盐基度公式即可计算出m值，m即为氯化盐的摩尔份；

(3)制备聚合氯化铝：按质量摩尔比1kg：n mol：m mol准备氢氧化铝、浓盐酸和氯化盐，其中氯化盐需加入去离子水搅拌使其完全溶解以得到氯化盐溶液；向反应釜中先加入浓盐酸，再加入上述的氯化盐溶液，最后在不断搅拌状态下，向反应釜中缓慢加入氢氧化铝，继续搅拌15-20min，将反应釜置于200℃-300℃的油浴锅反应10-15h，待反应完全后冷却、抽滤得到淡黄色透明产品，即为聚合氯化铝产品。