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、動植物吸收，或直接通過飲水吸進人體，對人類造成長期為害，將嚴重威脅到人們的身體健康。因此，盡快研制出高效、經(jīng)濟的凈水劑，并加強飲用水資源的保護，提高凈水工藝的運行質(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、澄清泥沙時間短、適應pH值范圍寬，不需助凝劑和不受水溫影響等優(yōu)點，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)生嚴重污染，而且對企業(yè)也是一定損失。針對該廢酸酸液特點，可以采用擴散滲析工作原理對廢酸進行回收。廢酸經(jīng)回收后，能夠應用于生產(chǎn)聚合氯化鋁凈水劑，具有一定的環(huán)境、經(jīng)濟、社會效益。

2．聚合氯化鋁應用于生產(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、效果較好的無機高分子凈水劑，生產(chǎn)工藝已相當成熟，難以在技術方面取得突破性的進展，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（促進劑），經(jīng)過絡臺復配，得到復配型聚合氯化鋁兼有無機高分子混凝劑的強大電荷中和能力和有機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高分子物，復配加入量僅占聚合氯化鋁量的1---3%用于水處理時，投加量小、剩余濁度低、效果提高2～3倍。

隨著人們環(huán)保意識的增強和各類工業(yè)用水的需要，近年全球水處理化學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用有待進一步開發(fā)。

3．實驗材料及工藝條件

3.1實驗材料：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)
氫氧化鈉廣州化學試劑廠(AR)
鹽酸廣州化學試劑廠(AR)
三水合乙酸鈉廣州化學試劑廠(AR)
乙二胺四乙酸二鈉廣州化學試劑廠(AR)
硝酸廣州化學試劑廠(AR)
氨水廣州化學試劑廠(AR)

3.2實驗儀器：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儀器有限公司
T-10型電子天平美國雙杰兄弟（集團）有限公司
TLJ-2型定時電動攪拌器江蘇美堰市天力醫(yī)療器械有限公司
800電動離心機常州奧華儀器有限公司
四口燒瓶(lOOOml)蛇形冷凝管溫度計(0～100℃)

3.3實驗方法

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

因為鋁箔廠排出的含鋁酸有兩種不同的濃度，所以要按照實驗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，計算好實驗所需要的酸度，再稱取兩種酸混合倒進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，再加熱升溫。

3.3.4聚合氯化鋁的合成路線

根據(jù)算實驗需要的鹽基度，計算所要投的鋁酸鈣粉的量。一般按照酸粉比來計算，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到100℃以上停止加熱并保持溫度在98℃反應2.5小時。反應2.5小時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。

3.3.5聚合氯化鋁的指標測定

氧化鋁含量，鹽基度按照聚合氯化鋁國家標GB15892-2009檢測。

溶出鋁計算方法：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，放進電動離心機，蓋好蓋子，慢慢加速離心10分鐘，然后逐漸減速關閉離心機，停止后取出離心管倒掉上層清液，稱離心管質(zhì)量。
計算方法：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．實驗結果討論

4.1酸粉比對鹽基度的影響

在酸液和反應溫度和時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

在酸液和反應溫度和時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系。如圖2。

由圖2看出隨著酸粉比的增大，溶出鋁升高。因為鋁酸鈣粉用量相對少，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

在酸液和反應溫度和時間不變的情況下改變酸粉比例，研究酸粉比與渣含量的關系。如圖3．

由圖3看出隨著酸粉比的升高，渣含量也逐步降低。因為酸量較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。通過實驗得出酸粉比在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到50%以上，降低了生產(chǎn)的成本。