【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。國內固體聚合氯化鋁產量大于液體產品 ,固體產品的工藝技術不同于國外一般液體生產工藝 ,固體產品及相應配方和生產工藝是我國的獨創(chuàng)技術。絮凝劑是其中一個重要類別，廣泛應用于化 工、冶金、機械、輕工、紡織、印染、建筑、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)。這些都是無機低分子凈化劑。在 無機型凈水劑廣泛應用的同時，相繼出現(xiàn)了一些有機型凈水劑，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 絮凝技術是目前國內外用來提高水質處理效率的一種既經濟又簡便的水處理技術。高分子絮凝劑包括無機高分子絮凝劑、有機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 經濟、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較低，因而有逐步成為主流藥劑的趨勢。無機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）；無機復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）、硅鈣復合型聚合氯化鐵（ SCPAFC）等。在美國有機絮凝劑總銷量最大的是 PAM。 （ 2） 天然改性有機高分子絮凝劑 天然高分子絮凝劑的使用遠小于合成的有機高分子絮凝劑，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。 木質素衍生物 木質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外學者共同關心的課題。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，產生菌種多，因而具有廣闊的應用前景。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。由微生物產生的絮凝劑的成分復雜多樣，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)境保護的日益嚴格要求，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，已日益受到關注。帶有 PAM的聚合氯化鋁、聚合氯化鐵， 為無機有機高分子聚合物，它們具有無機、有機的雙重優(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)確定適當配比和最佳工藝。 (3)絮凝劑的應用。 與無機高分子絮凝劑相比，有機高分子絮凝劑用量少，絮凝速度快，影響因素少，實踐應用中發(fā)現(xiàn)無機 有機高分子絮凝劑復合使用效果更佳，只是過程很難控制。對無機絮凝劑作用機理的探討一直是推動其發(fā)展的根本所在，傳統(tǒng)鋁、鐵鹽的絮凝作用機理，即以其水解形態(tài)與水體顆粒物進行電中和脫穩(wěn)、吸附架橋或黏附網捕卷掃，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、水解產物脫水性能優(yōu)良等特點，因此它的應用日趨廣泛。因此如何控制其水解過程，并制備具有較強穩(wěn)定性能的高分子形態(tài)為主的水解產 物， 是 鋁 系無機高分子絮凝劑成功制備的關鍵與目標。 電中和作用 膠體離子表面一般帶有負電荷，當帶有一定正電荷的絮凝劑或其水解產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) 絡合作用 兩性絮凝劑的研究結果表明，由于其分子鏈上同時含有正負電荷基團，依據溶液 pH值不同，分子鏈內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的絡合作用；另方面，與小分子 /大分子絡合的兩性高分子在等電點時，帶相反電荷的基團之間的靜電吸引力比與其它物質的作用力更強，使兩性高分子自身形成分子內絡合物，此時，原來束縛著的物質分子被釋放出來，產生“擠出效應”（ force out effect）現(xiàn)象，這也是絡合作用的另一種表現(xiàn)形式。對無機絮凝劑作用機理的探討一直是推動其發(fā)展的根本所在，傳統(tǒng)鋁、鐵鹽的絮凝作用機理，即以其水解形態(tài)與水體顆粒物進行電中和脫穩(wěn)、吸附架橋或黏附網捕卷掃，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，并制備具有較強穩(wěn)定性能的高分子形態(tài)為主的水解產物，是鐵系無機高分子絮凝劑成功制備的關鍵與目標。由于水解反應極為迅速，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)。而復合無機高分子絮凝劑具有更為突出的效果，其制備方法可以歸結為兩個大的方面：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)結構及分布，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 (包括有機的或無機的 )復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行復配，得到高性能、多功能的復合絮凝劑， 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，置于干燥器內貯存。通過在印染廢水中投加相同重量的不同產品，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 的復配 —— PAC和有機化合物的復合使用（ 陽離子 PAM、陰離子 PAM）。常用原料主要有單質鋁 (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。但由于產品中雜質含量偏高 ,尤其是金屬元素含量常超標 ,產品質量不穩(wěn)定 ,設備腐蝕嚴重 。中和法的關鍵在于合成 PAC時 ,鋁酸鈉和 3AlCl 溶液之間的配比必須嚴格控制。 以 3AlCl 為原料制備 PAC工藝簡單 ,在強烈攪拌下 ,緩慢滴加 NaOH 溶液 ,直至達到要求 第 15 頁 共 45 頁 的鹽基度 ,即得產品 PAC。但產品較純 ,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行水解反應 ,制備活性堿式硫酸鋁凝膠 ,反應完畢后 ,將料漿送入壓濾機壓濾 ,濾液 (硫酸銨 ) 回收 ,濾餅再與鹽酸在常溫下進 行聚合反應 ,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為 :在反應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 6～ 8h ,然后在沉淀槽中沉淀 ,再在干燥機中干燥 ,直接制得產品。二是加壓法 ,即在一定壓力下 ,增加 23AlO 在反應體系中的反應率。其生產工藝 :將礦物加工成粒度 40～ 60目粉末 ,再經 600～ 800℃焙燒活化后 ,用鹽酸溶出 ,溶出液經鹽基度調整 ,即可得到 PAC 成品溶液。 (2) 煤矸石制備結晶 PAC 煤矸石是夾在煤層中的矸石 , 主要成分為 23AlO 和 2SiO ,其中 23AlO 質量分數達 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 ,其中 23AlO 質量分數為 15 %～ 40 % ,最高可達 50 %以上。以往采用堿溶法時 ,雖然溶出率高 ,但能耗高 ,對設備的腐蝕性大 ,設備投資高 ,且要消耗大量的純堿 ,實際生產意義不大。絮凝實驗表明 :該方法制得的產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 ,該技術采用微電解原理 ,在酸性介質中發(fā)生原電池反應 ,鋁床由鋁屑和分散在鋁屑中的活性炭微粒構成 ,以普通 PAC作為電解質溶液可快速高效地去除介質中的重金屬離子以及有機物 ,其中鉛脫除率達 90 % ,該工藝可以實現(xiàn)由普通原料生產出高質量、低雜質的 PAC。固體產品是白色、淡 灰色、淡黃色或棕褐色晶?；蚍勰?。用氯化鋅標準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 取平行測定結果的算術平均值為測定結果，平行測定結果的絕對差值，液體產品不大于 %，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 步為反應階段，攪拌速度 60r/min，時間為 10 分鐘 。 光電濁度儀使用前應先預熱半個小時左右。 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 、 、 、 、