摘要：本文簡述了無機(jī)高分子混凝劑，我國的聚合氯化鋁生產(chǎn)工藝等水處理技術(shù)應(yīng)用問題，以及聚合氯化鋁混凝劑在水處理中的應(yīng)用。
1、無機(jī)高分子混凝劑
混凝過程的目的是把水中呈細(xì)分散狀態(tài)的污染雜質(zhì)微粒，設(shè)法凝聚成為粗分散的顆粒，經(jīng)過沉降、過濾等方法由水中分離出去，使水質(zhì)得到凈化。這一過程在飲用水和工業(yè)廢水的處理中是不可缺少的環(huán)節(jié)。在軟化、除鐵、除錳、除硅、除臭味、除藻類、除細(xì)菌病毒等處理中經(jīng)常采用。在工業(yè)廢水的處理和回收利用中，可以去除的污染雜質(zhì)、除渾濁和顏色物質(zhì)外，還包括各種動(dòng)植物纖維、高分子物質(zhì)，各種有機(jī)物構(gòu)成的生化需氧量（BOD）或化學(xué)需氧量（COD），焦油、石油及其他油脂，細(xì)菌和病毒，氮、磷等富營養(yǎng)化物質(zhì)，烷基苯磺酸鈉（ABS）類除垢劑及各種表面活性物質(zhì)，殺蟲劑等農(nóng)藥毒物。以活性炭吸附氯仿提取物（CCE），有機(jī)類雜質(zhì)，汞、鉛等重金屬類有毒污染物質(zhì)，放射性物質(zhì)等等。混凝過程在污水的預(yù)處理、中間處理、處理和污泥處理中也是重要方法。混凝過程中投加的主要藥劑稱為混凝劑、凝聚劑、絮疑劑等，水質(zhì)污染控制和處理所用各種混凝劑，按照化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為無機(jī)類和有機(jī)類。無機(jī)類的高價(jià)金屬鹽是傳統(tǒng)的混凝劑。無機(jī)高分子混疑劑中主要的品種是聚合氯化鋁，這是由堿式鋁鹽經(jīng)縮聚而成的羥基鋁聚合物。它比傳統(tǒng)的凈水劑有高出數(shù)倍的混凝效能和一系列優(yōu)點(diǎn)。
2、我國聚合氯化鋁的生產(chǎn)工藝
2.1 品種規(guī)格
在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的聚合氯化鋁制品，部分是采用酸溶鋁灰一步法的粗制品。由于分離困難，這種制品中尚有一定量的鋁灰粉末，雜質(zhì)較多，但混凝效果良好，成本較低。再有一種是堿溶鋁灰兩步法制品，雜質(zhì)較少，混凝效果優(yōu)良。以鋁礬土或煤矸石為原料，由酸溶兩步法制成的聚合氯化鋁質(zhì)量也很優(yōu)良。聚合氯化鋁制品從一開始就立足于高鹽基度（B＞60%）類型，較早地認(rèn)識到高鹽基度而又穩(wěn)定的制品是發(fā)展方向。對于含硫酸根的聚合氯化鋁也進(jìn)行了一定的研究和試制，并且利用硫酸鋁廢渣、含硫酸鹽的含鋁廢液等為原料制成的這類產(chǎn)品，今后除繼續(xù)發(fā)展這些品種外，對于聚合氯化鋁鐵類混凝劑制品也應(yīng)給予足夠的重視。
2.2 生產(chǎn)原料
我國聚合氯化鋁是以廢鋁灰及金屬鋁為原料發(fā)展起來的，由于資源有限，無法滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)的需求，許多單位致力于以含鋁礦物為原料制造聚合氯化鋁，可供選擇的礦物原料有鋁礬土、硅藻土、高嶺土、粘土，以及煤矸石、粉煤灰等等。
目前研究以類似于煉鋁的部分流程直接從鋁礬土制造聚合氯化鋁的方法。我國鋁礬士礦分布絕大部分為一水硬鋁石型，而三水鋁石和一水軟鋁石較少，所以制取方法較復(fù)雜。
煤矸石是采煤、選煤過程中的廢礦石，主要是鋁硅酸鹽類礦物質(zhì)，Al2O3約在20-40%，而我國許多煤礦的矸石含Al2O3達(dá)到35-40%以上。煤矸石的排出量常達(dá)到原煤產(chǎn)量的百分之幾十，在煤礦區(qū)堆積如山，不但侵占大量農(nóng)田，而且在自燃后排出SO2、SO3等有害體，污染空氣，經(jīng)雨水沖刷又生成硫酸及其鹽類，污染水源，損傷農(nóng)作物。因此，矸石山是廢渣、廢氣、廢水等三廢俱全的環(huán)境污染來源，成為煤礦區(qū)長期末能解決的難題。我國煤矸石的綜合利用已有進(jìn)展，該流程是先把煤矸石粉碎成末，在特制沸騰爐中燃燒，得到相當(dāng)于煤炭40%發(fā)熱量，作為熱源利用。然后煤矸石灰分即可作為溶鋁礦石原料，以鹽酸或硫酸蒸煮浸出鋁分后，殘?jiān)勺魉嗵砑恿希€可制水玻璃等。溶出的鋁液就可制作結(jié)晶氯化鋁、硫酸鋁或聚合氯化鋁。這個(gè)流程充分利用了煤矸石所含的各種成分，與含鋁礦物制作聚合氯化鋁的過程基本一致。綜合利用煤矸石確實(shí)可作為我國發(fā)展聚合氯化鋁工業(yè)的基本方案。
2.3 溶浸鋁液
以廢鋁灰或金屬鋁為原料溶浸鋁液時(shí)，自發(fā)熱量較高，無論酸溶或堿溶，都可自發(fā)升溫到90℃以上，無需加熱或略需加熱即可，工藝比較簡單。為制造聚合氯化鋁從含鋁礦石溶浸鋁液，實(shí)際上就是金屬鋁冶煉流程中的前一部分，適當(dāng)加以變動(dòng)和簡化，不需嚴(yán)格精制和完全除鐵，不一定附屬于制鋁工業(yè)，可以較小規(guī)模因地制宜獨(dú)立進(jìn)行。如果條件適宜，與制鋁工業(yè)綜合起來成為綜合整體，也是可行的。
制鋁工業(yè)中溶浸鋁液主要應(yīng)用堿法。鋁硅比高的鋁礬土可用堿液溶浸即拜耳法，三水鋁石型可在常壓下溶煮，其他一水鋁石型則需在高壓下溶出。鋁硅比低的鋁礬土和鋁酸鹽類礦石則需用堿燒結(jié)法。若單獨(dú)建立聚合氯化鋁制造工業(yè)，其原料大抵應(yīng)為鋁硅比低的各種含鋁礦石，以采用酸法較適宜。世界上利用低品位鋁硅酸鹽以酸法制鋁有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展，此技術(shù)經(jīng)驗(yàn)可作為探討聚合氯化鋁生產(chǎn)工藝的借鑒。
含鋁礦石需首先破碎、在700℃溫度下溶燒并球磨成粉。若用煤矸石則溶燒時(shí)不需外加然料且可利用為熱源，溶燒后顆粒有細(xì)孔，在加壓下，用鹽酸或硫酸加熱溶浸，均可得到70-80%以上的鋁溶出率，但鋁液的鹽基度都低，目前采取各種方法都不能達(dá)到20-30%以上，未能實(shí)現(xiàn)酸溶一步法制出成品。
以鹽酸進(jìn)行壓熔煮或許可成為一步法制造聚合氯化鋁成品或半成品的方法，這是值得探索的一種工藝流程，但需解決設(shè)備的腐蝕問題。
2.4 鹽基度調(diào)整
含鋁礦石酸溶浸出的鋁液需要提高鹽基度才能成為聚合氯化鋁。制造聚合氯化鋁和調(diào)整鹽基度的方法曾歸納提出15種，可以用于加堿調(diào)整、加鋁酸鈉調(diào)整、制成氫氧化鋁沉淀物用以不足量酸溶等等。在我國聚合氯化鋁生產(chǎn)和科研實(shí)踐中，還采用了一些調(diào)整鹽基度的新方法。
1）硫酸鋁液加鈣鹽調(diào)制。以硫酸溶鋁液和鹽酸溶鋁液按一定比例混合，在加入一定量的石灰或碳酸鈣，生成硫酸鈣沉淀去除硫酸根，也可直接實(shí)行堿化，形成含少量硫酸根的聚合氯化鋁。如果調(diào)制得當(dāng)，質(zhì)量是良好的，但制品的穩(wěn)定性稍差。
2）蒸發(fā)驅(qū)酸。把鹽酸溶鋁液加熱到沸騰，使酸不斷隨蒸汽揮發(fā)驅(qū)除，同時(shí)溶液中的鋁不斷進(jìn)行水解，又不斷被濃縮，其鹽基度得到提高而生成聚合氯化鋁。在蒸發(fā)過程中可不斷補(bǔ)充少量清水，以防過早粘稠。這種方法需時(shí)較久，不適于大批量生產(chǎn)。
3）固體焙燒。把鹽酸溶鋁液加以濃縮結(jié)晶，生成固體氯化鋁，在沸騰爐或回轉(zhuǎn)爐里焙燒，溫度約在150-190℃，可以驅(qū)除鹽酸氣味，使固體顆粒具有一定鹽基度。這樣的顆粒在常溫水中不易溶解，需要在60℃左右的溫度下攪拌1.5-2.0小時(shí)，這種制品的混凝效果良好。若把焙燒后的制品加少量水?dāng)嚢枞芙獬烧吵硪海倌坛蓸渲瑺罟腆w，即可迅速溶解。這個(gè)流程得到聚合氯化鋁產(chǎn)品的質(zhì)量是優(yōu)良的，但工藝復(fù)雜，成本較高。
4）電滲析。在電解槽中設(shè)離子交換樹脂膜，分隔成室。各室分裝低鹽基度鋁液、氯化鋁或硫酸鋁溶液等。通直流電后，鋁離子可透過陽離子交換膜，相應(yīng)提高陰極室一方隔間中的鹽基度，得到聚合氯化鋁。國外較多推薦這種方法，有一定發(fā)展前途。
2.5 熟化、濃縮、固化
鹽基度已調(diào)整到50-60%以上的聚合氯化鋁溶液，需要在適當(dāng)溫度下促進(jìn)無機(jī)高分子的縮聚反應(yīng)，盡可能提高其聚合度，這一過程稱為熟化。熟化前溶液濃度若低于1.0m，可先在沸騰條件下濃縮。熟化時(shí)溶液濃度要大于1-2m，在60-80℃條件下緩慢攪拌1-2小時(shí)，對于提高聚合度非常有效，從而生產(chǎn)出好聚合氯化鋁制品，熟化是很重要的階段。
以上內(nèi)容是聚合氯化鋁混凝劑在水處理中應(yīng)用的詳細(xì)介紹，希望對你有所幫助。
