【正文】 保存。與堿作用使聚合度和堿度提高 ,最終可生成氫氧化鋁沉淀或鋁酸鹽。主要用于凈化飲用水和給水的特殊水質(zhì)處理 ,如除鐵、除鎘、除氟 ,除放射性污染、除浮油等 ,還用于生活污水、工業(yè)廢水、污泥處理中。隨著 PAC取代明礬 ,美國 PAC 市場有望在造紙業(yè)和市政水處理業(yè)上增長。國內(nèi)固體聚合氯化鋁產(chǎn)量大于液體產(chǎn)品 ,固體產(chǎn)品的工藝技術(shù)不同于國外一般液體生產(chǎn)工藝 ,固體產(chǎn)品及相應(yīng)配方和生產(chǎn)工藝是我國的獨創(chuàng)技術(shù)。絮凝劑是其中一個重要類別，廣泛應(yīng)用于化 工、冶金、機(jī)械、輕工、紡織、印染、建筑、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)。這些都是無機(jī)低分子凈化劑。在 無機(jī)型凈水劑廣泛應(yīng)用的同時，相繼出現(xiàn)了一些有機(jī)型凈水劑，聚丙烯酰胺是最為典型和重要的一種。在各種有害物的去除上較單一的鐵鹽、鋁 鹽效能大大提高。 第 3 頁 共 45 頁 絮凝劑分類 絮凝技術(shù)是目前國內(nèi)外用來提高水質(zhì)處理效率的一種既經(jīng)濟(jì)又簡便的水處理技術(shù)。高分子絮凝劑包括無機(jī)高分子絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑和微生物絮凝劑三大類。24H2O。 金屬鹽類絮凝劑的優(yōu)點是較 經(jīng)濟(jì)、用法簡單，但用量大，絮凝效果比高分子絮凝劑的絮凝效果低。其絮凝效果好價格相應(yīng)較低，因而有逐步成為主流藥劑的趨勢。無機(jī)高分子絮凝劑的品種在我國已逐步形成系列：陽離子型的有聚合氯化鋁（ PAC）、聚合硫酸鋁（ PAS）、聚合磷酸鋁（ PAP）、聚合硫酸鐵（ PFS）、聚合氯化鐵（ PFC）、聚合磷酸鐵（ PFP）等；陰離子型的有活化硅酸（ AS）、聚合硅酸（ PS）；無機(jī)復(fù)合型的有聚合氯化鋁鐵（ PAFC）、聚硅酸硫酸鐵（ PFSS）、聚硅酸硫酸鋁（ PASS）、聚合硅酸氯化鐵（ PFSC）、聚合氯硫酸鐵（ PFCS）、聚合硅酸鋁（ PASI）、聚合硅酸鐵 （ PFSI）、聚合磷酸鋁鐵（ PAFP）、硅鈣復(fù)合型聚合氯化鐵（ SCPAFC）等。在美國有機(jī)絮凝劑總銷量最大的是 PAM。 （ 2） 天然改性有機(jī)高分子絮凝劑 天然高分子絮凝劑的使用遠(yuǎn)小于合成的有機(jī)高分子絮凝劑，原因是其電荷密度較小，分子量較低， 且易發(fā)生生物降解而失去其絮凝活性。我國天然高分子資源較為豐富，但相對而言，我國在這方面研究還開展得較少。 木質(zhì)素衍生物 木質(zhì)素是存在于植物纖維中的一種芳香族高分子，是造紙蒸煮制漿過程中排出廢液 第 5 頁 共 45 頁 的一個主要成分。 甲殼素衍生物 甲殼素是自然界含量僅次于纖維素的第二大天然有機(jī)高分子化合物，它是甲殼類（蝦、蟹）動物、昆蟲的外骨骼的主要成分，甲殼素的化學(xué)成分是 N乙酰 D葡萄糖胺殘基以 β 1， 4 糖苷鍵連接而成的多糖，其分子量在 (2～ 5)10 4之間。殼聚糖作為高分子絮凝劑的最大優(yōu)勢是對食品加工廢水的處理，殼聚糖可使各種食品加工廢水的固形物減少 70％－ 98％。 兼具絮凝作用的植物膠改性多功能水處理劑 開發(fā)新型高效多功 能的高分子絮凝劑是國內(nèi)外學(xué)者共同關(guān)心的課題。近年來，已開始了對天然改性高分子陽離子型水處理劑，特別是氮雜環(huán)季胺 鹽水處理劑的開發(fā)研究，并取得了一定的成果，如絮凝－緩蝕劑FNQC、絮凝－緩蝕－殺菌劑 FQC 等。其絮凝范圍廣泛，產(chǎn)生菌種多，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。而采用 PAM、藻蛋白酸鈉 400mg/L 以上的量就會使絮凝沉淀粘稠而不易過濾。由微生物產(chǎn)生的絮凝劑的成分復(fù)雜多樣，它隨菌種的不同而不同。由此，它具有可生化性，因而可消除絮凝物質(zhì)帶來的二次污染。 Nakanaura 等人篩選出 19 種具有絮凝能力的微生物。徐斌等利用麥芽根、水產(chǎn)排水等廢棄物作為培養(yǎng)基制成微生物絮凝劑，降低了微生物絮凝劑研制的成本，效果較好。目前我國有機(jī)高分子絮凝劑已商品化的僅有 PAM、聚丙烯酰胺和羧甲基纖維素等幾個品種，研究高效無毒的有機(jī)合成高分子絮凝劑 (如 烷基烯丙基鹵化銨的均聚和共聚物類等 )，優(yōu)化其合成工藝，降低成本。 由于對水環(huán)境保護(hù)的日益嚴(yán)格要求，以聚丙烯酰胺為 主的合成高分子絮凝劑的毒性問題、難降解問題，已日益受到關(guān)注。帶有 PAM的聚合氯化鋁、聚合氯化鐵， 為無機(jī)有機(jī)高分子聚合物，它們具有無機(jī)、有機(jī)的雙重優(yōu)點，又避免了兩者的不足，還具有某些獨特的優(yōu)點，使凈水效果得到高度發(fā)揮。 (2)確定適當(dāng)配比和最佳工藝。 (3)絮凝劑的應(yīng)用。 與無機(jī)高分子絮凝劑相比，有機(jī)高分子絮凝劑用量少，絮凝速度快，影響因素少，實踐應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)無機(jī) 有機(jī)高分子絮凝劑復(fù)合使用效果更佳，只是過程很難控制。對無機(jī)絮凝劑作用機(jī)理的探討一直是推動其發(fā)展的根本所在，傳統(tǒng)鋁、鐵鹽的絮凝作用機(jī)理，即以其水解形態(tài)與水體顆粒物進(jìn)行電中和脫穩(wěn)、吸附架橋或黏附網(wǎng)捕卷掃，從而形成粗大絮體再加以分離。鐵系高分子絮凝劑具有耗量少、效率高、 pH 值適用范圍寬、水中殘留鐵離子少、水解產(chǎn)物脫水性能優(yōu)良等特點，因此它的應(yīng)用日趨廣泛。因此如何控制其水解過程，并制備具有較強(qiáng)穩(wěn)定性能的高分子形態(tài)為主的水解產(chǎn) 物， 是 鋁 系無機(jī)高分子絮凝劑成功制備的關(guān)鍵與目標(biāo)。 電中和作用 膠體離子表面一般帶有負(fù)電荷，當(dāng)帶有一定正電荷的絮凝劑或其水解產(chǎn)物靠近膠粒表面或被吸附到膠粒表面上時，將會中和膠粒表面上的一部分負(fù)電荷，減少靜電斥力，從而為架橋提供了有利條件。一般說來，絮凝劑的分子量越大對架橋越有利，絮凝效率高，但因為架橋過程中也發(fā)生鏈段間的重疊，從而產(chǎn)生一定的排斥作用，若分子量過高，則這種排斥作用會削弱架橋作用，使絮凝效果變差。 其它作用 (1) 絡(luò)合作用 兩性絮凝劑的研究結(jié)果表明，由于其分子鏈上同時含有正負(fù)電荷基團(tuán)，依據(jù)溶液 pH值不同，分子鏈內(nèi)的靜電相互作用力既可以表現(xiàn)為吸引力也可以表現(xiàn)為排斥力的雙重特性，使兩性絮凝劑有更強(qiáng)的絡(luò)合作用；另方面，與小分子 /大分子絡(luò)合的兩性高分子在等電點時，帶相反電荷的基團(tuán)之間的靜電吸引力比與其它物質(zhì)的作用力更強(qiáng)，使兩性高分子自身形成分子內(nèi)絡(luò)合物，此時，原來束縛著的物質(zhì)分子被釋放出來，產(chǎn)生“擠出效應(yīng)”（ force out effect）現(xiàn)象，這也是絡(luò)合作用的另一種表現(xiàn)形式。對無機(jī)絮凝劑作用機(jī)理的探討一直是推動其發(fā)展的根本所在，傳統(tǒng)鋁、鐵鹽的絮凝作用機(jī)理，即以其水解形態(tài)與水體顆粒物進(jìn)行電中和脫穩(wěn)、吸附架橋或黏附網(wǎng)捕卷掃，從而 第 11 頁 共 45 頁 形成粗大絮體再加以分離。繼而快速聚合生成 低聚體或晶核，并趨向于進(jìn)一步聚集成高分子形態(tài)。因此如何控制其水解過程，并制備具有較強(qiáng)穩(wěn)定性能的高分子形態(tài)為主的水解產(chǎn)物，是鐵系無機(jī)高分子絮凝劑成功制備的關(guān)鍵與目標(biāo)。由于水解反應(yīng)極為迅速，傳統(tǒng)鋁、鐵鹽在水解過程中并未形成具有優(yōu)勢絮凝效果的形態(tài)。而復(fù)合無機(jī)高分子絮凝劑具有更為突出的效果，其制備方法可以歸結(jié)為兩個大的方面：其一是在聚合鐵的制造過程中引入一種或一種以上的陰離子，從而在一定程度上改變聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)及分布，制造出一類理想的新型聚合鐵類絮凝劑；其二是依據(jù)協(xié)同增效的原理將聚合鐵與一種或超過一種的其他化合物 (包括有機(jī)的或無機(jī)的 )復(fù)合制得一類新型高效絮凝劑。 本論文以氯化鋁為原料制備聚合氯化鋁， 然后 與高分子絮凝劑和其它藥劑進(jìn)行復(fù)配，得到高性能、多功能的復(fù)合絮凝劑， 將用于印染廢水、重金屬廢水的處理。稱取一定量的結(jié)晶氯化鋁，分別加入不同的蒸餾水，在 100攝氏度水浴上加熱到水分蒸發(fā)完全成固體時停止水浴加熱，稱重，置于干燥器內(nèi)貯存。通過在印染廢水中投加相同重量的不同產(chǎn)品，比較 其絮 凝的時間、 絮凝的 效果 等 ） （ 3）聚合氯化鋁和其 它物質(zhì) 的復(fù)配 —— PAC和有機(jī)化合物的復(fù)合使用（ 陽離子 PAM、陰離子 PAM）。常用原料主要有單質(zhì)鋁 (鋁錠、 鋁灰、鋁屑等各種鋁加工下腳料 ) 、含鋁礦物 (如鋁土礦、粘土、高嶺土、明礬石、煤矸石等 ) 、鋁鹽化合物 (如三氯化鋁、硫酸鋁等 ) 、粉煤灰等。但由于產(chǎn)品中雜質(zhì)含量偏高 ,尤其是金屬元素含量常超標(biāo) ,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定 ,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重 。中和法的關(guān)鍵在于合成 PAC時 ,鋁酸鈉和 3AlCl 溶液之間的配比必須嚴(yán)格控制。 以 3AlCl 為原料制備 PAC工藝簡單 ,在強(qiáng)烈攪拌下 ,緩慢滴加 NaOH 溶液 ,直至達(dá)到要求 第 15 頁 共 45 頁 的鹽基度 ,即得產(chǎn)品 PAC。但產(chǎn)品較純 ,常用于化驗室制備少量實驗樣品。缺點是流程長 ,生產(chǎn)成本較高。 (2) 氫氧化鋁酸溶二步法 該法有兩次酸溶過程 ,工業(yè)氫氧化鋁用硫酸溶解生成硫酸鋁溶液 ,硫酸鋁溶液與氨水以一定的配比進(jìn)行水解反應(yīng) ,制備活性堿式硫酸鋁凝膠 ,反應(yīng)完畢后 ,將料漿送入壓濾機(jī)壓濾 ,濾液 (硫酸銨 ) 回收 ,濾餅再與鹽酸在常溫下進(jìn) 行聚合反應(yīng) ,即可制得液體 PAC 成品。 另外 ,劉振明一步酸溶法工藝主要技術(shù)為 :在反應(yīng)釜中把氫氧化鋁和工業(yè)鹽酸混合均勻 ,添加催化劑 ,用蒸汽加熱 ,反應(yīng) 6～ 8h ,然后在沉淀槽中沉淀 ,再在干燥機(jī)中干燥 ,直接制得產(chǎn)品。二是加壓法 ,即在一定壓力下 ,增加 23AlO 在反應(yīng)體系中的反應(yīng)率。其生產(chǎn)工藝 :將礦物加工成粒度 40～ 60目粉末 ,再經(jīng) 600～ 800℃焙燒活化后 ,用鹽酸溶出 ,溶出液經(jīng)鹽基度調(diào)整 ,即可得到 PAC 成品溶液。 (2) 煤矸石制備結(jié)晶 PAC 煤矸石是夾在煤層中的矸石 , 主要成分為 23AlO 和 2SiO ,其中 23AlO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá) 25 %左右 ,是一種可利用資源。 (3) 酸溶 微波熱解法從粉煤灰中制取 PAC 粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄物 ,粉煤灰中 23AlO , 23FeO ,CaO, 2KO 等多種有用物質(zhì) ,其中 23AlO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 15 %～ 40 % ,最高可達(dá) 50 %以上。以往采用堿溶法時 ,雖然溶出率高 ,但能耗高 ,對設(shè)備的腐蝕性大 ,設(shè)備投資高 ,且要消耗大量的純堿 ,實際生產(chǎn)意義不大。絮凝實驗表明 :該方法制得的產(chǎn)品絮凝效果明顯高于市售 PAC、三氯化鋁和硫酸鋁。 (4) 鋁碳微電解凈化 PAC法 凱米沃特凈化劑公司研制開發(fā)了一種鋁碳微電解技術(shù) ,該技術(shù)采用微電解原理 ,在酸性介質(zhì)中發(fā)生原電池反應(yīng) ,鋁床由鋁屑和分散在鋁屑中的活性炭微粒構(gòu)成 ,以普通 PAC作為電解質(zhì)溶液可快速高效地去除介質(zhì)中的重金屬離子以及有機(jī)物 ,其中鉛脫除率達(dá) 90 % ,該工藝可以實現(xiàn)由普通原料生產(chǎn)出高質(zhì)量、低雜質(zhì)的 PAC。固體產(chǎn)品是白色、淡 灰色、淡黃色或棕褐色晶?；蚍勰Ｓ寐然\標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定剩余的乙二胺四乙酸二鈉。冷卻后加入 20mL 乙二胺四乙酸二鈉溶液，再用乙酸鈉緩沖溶液調(diào)節(jié) pH 約為 3(用精密 pH 試紙檢驗 )，煮沸 2min。若溶液呈紅色，則滴加硝酸至溶液呈黃色。 第 20 頁 共 45 頁 （ 3） 允許差 取平行測定結(jié)果的算術(shù)平均值為測定結(jié)果，平行測定結(jié)果的絕對差值，液體產(chǎn)品不大于 %，固體樣品不大于 %。再用移液管加入 25mL 鹽酸溶液。同時用不含二氧化碳的蒸餾水作空白試驗。C。 第 21 頁 共 45 頁 將濾紙連同濾渣于 100～ 105186。 4 pH 的測定 （ 1） 分析步驟 稱取 試樣，精確至 。 實驗儀器與試劑 實驗儀器 實驗儀器見表格 。其反應(yīng)如 下 ： 3 2 2 26 ( ) ( 1 2 )nA lCl H O n H O A l O H n H O n H Cl?? ? ??? ? ? ? 6 2 6 2( ) [ ( ) ]n n n n mm A l O H Cl m H O A l O H Cl H O???? ??? ? 6組 PAC制備的影響因素見表 。 水不溶物含量（ 3x ）測定 見表 。 氧化鋁含量測定051015202530351 2 3 4 5 6 7組號v/mlc/mol/Lm/gx1 圖 氧化鋁 (AI2O3)含量（ 1x ）的測定柱狀圖 鹽基度的測定見表 。第 2 步為反應(yīng)階段，攪拌速度 60r/min，時間為 10 分鐘 。 光電濁度儀使用前應(yīng)先預(yù)熱半個小時左右。 表 1 號 PAC 各組實驗的 最佳 去濁率 1 號P A C 各組實驗的最佳去濁率0204060801001 2 3 4 5編號最佳去濁率%系列1系列2系列3 圖 1 號 PAC 各組實驗的 最佳 去濁率 柱狀圖 2 號 PAC 的絮凝實驗 見表 、 、 、 、 。 3 號 PAC 各組實驗的 最佳 去濁率 編號 1 2 3 最佳 去濁率 % 3 號P A C 各組實驗的最佳去濁率0204060801001 2 3編號最佳去濁率%系列1系列2系列3 圖 3 號 PAC 各組實驗的 最佳 去濁率 柱狀圖 4 號 PAC 的絮凝實驗 見表 、 、 。 表 5 號 PAC 各組實驗的最佳去濁率 第 33 頁 共 45 頁 編號 1 2 3 4 最佳去濁率 % 5號PAC各組實驗的最佳去濁率0204060801001 2 3 4編號最佳去濁率%系列1系列2系列3 圖 5 號 PAC 各組實驗的最佳去濁率 柱狀圖 6 號 PAC 的絮凝實驗 見表 、 、 、 、