鋁酸鈣粉制聚合氯化鋁及其性能提升

摘 要：文章研究鋁酸鈣粉酸溶一步法制備聚合氯化鋁（PAC）的方法，確定鋁酸鈣粉、鹽酸、水的投加比例為：40：100：100，并通過混凝實(shí)驗(yàn)確定制得聚合氯化鋁的最佳投加量。向制得聚合氯化鋁加入鐵元素提升其混凝性能，通過混凝實(shí)驗(yàn)對(duì)鐵的不同投加比例對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果進(jìn)行比較分析，確定最佳的鐵的復(fù)合比。

關(guān)鍵詞：聚合氯化鋁；投加量；濁度 UV254；色度

鋁酸鈣酸溶一步法是我國首創(chuàng)的聚合氯化鋁的制備方法，以鋁酸鈣粉和工業(yè)鹽酸為原料，該工藝流程簡單，生產(chǎn)成本低廉。但由于以鋁酸鈣粉為原料酸溶一步法制備聚合氯化鋁過程中，需要控制條件過多，使得產(chǎn)品質(zhì)量很難保證，我們希望可以通過實(shí)驗(yàn)獲得高質(zhì)量的混凝劑解決此問題。

1 實(shí)驗(yàn)材料

鹽酸（AR，四川卓創(chuàng)化工）；鋁酸鈣粉：鄭州潤豐環(huán)保直營。鋁含量在50%以上。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚合氯化鋁制備方法與討論

實(shí)驗(yàn)測得當(dāng)鋁酸鈣粉、鹽酸、水的投加比例為：40：100：100時(shí)，制得產(chǎn)品的鋁含量及鹽基度較高且獲得較好的混凝效果。制備過程中，鋁酸鈣粉及鹽酸批分次投加可以獲得較好的結(jié)果，制備過程中盡量避免溫度的急劇升高，否則鋁酸鈣粉表面容易結(jié)糊，影響進(jìn)一步反應(yīng)。

2.2 聚合氯化鋁投加量的確定及其性能提升

水處理絮凝實(shí)驗(yàn)所用水樣為郫縣交大河河水，水質(zhì)參數(shù)如下：色度（24.8），濁度（8.6），UV254（0.068），溫度（20±0.5℃），PH（7.5～8.9）。

取1000ml水于燒杯中，調(diào)節(jié)PH為偏堿性?；炷龜嚢韬螅恋?0min，測定濁度以及UV254。實(shí)驗(yàn)過程中為保證每批次實(shí)驗(yàn)均采用相同水樣，按照設(shè)計(jì)程序攪拌完成后靜止沉淀15min取樣。

絮凝劑的投加量（以Al2O3計(jì)，下同）為0mg/L，5mg/L，10mg/L，15mg/L，20mg/L，25mg/L。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。

由圖1我們可以看出：隨著聚合氯化鋁投加量的增大，濁度去除率和UV254去除率均隨之增大。但當(dāng)投加量在大約15mg/L之后，混凝效果增加已不明顯，而且此時(shí)處理后水的濁度為0.9NTU，值為0.029，將近達(dá)到飲用水的水平。所以可選擇投加量15mg/L作為聚合氯化鋁的最佳投加量。

2.3 混凝性能提升

根據(jù)聚合氯化鋁的最佳投加量，向其中加入一定比例的氯化鐵，提升其混凝性能。六個(gè)實(shí)驗(yàn)組分別為：組1（0mg PAC+0mg FeCl3），組2（15mg PAC+0mg FeCl3），組3（15mg PAC+0.15mg FeCl3），組4（15mg PAC+0.30mg FeCl3），組5（15mg PAC+0.45mg FeCl3），組6（15mg PAC+0.60mg FeCl3）。

2.3.1 不同投加組合對(duì)濁度的影響

由圖2可知，加入聚合氯化鋁后，水的濁度大幅度降低；隨著鐵含量的不斷增大，濁度去除率也有明顯的提升。當(dāng)三氯化鐵鐵含量達(dá)到聚合氯化鋁的2%（即實(shí)驗(yàn)組4對(duì)應(yīng)的投加比例）時(shí)，濁度已經(jīng)降至0.9，濁度去除率高達(dá)97%以上。投加三氯化鐵，增強(qiáng)了聚合氯化鋁的電中和能力和吸附作用，增加了聚合氯化鋁的混凝效果，但隨著鐵含量的不斷增加，使得膠體所帶電荷發(fā)生逆轉(zhuǎn)，膠體之間相互排斥，使得混凝效果增加越來越不明顯。因此，對(duì)于三氯化鐵與聚合氯化鋁投加比例應(yīng)根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合考慮確定。

2.3.2 不同的實(shí)驗(yàn)組合對(duì)UV254的影響

對(duì)于UV254的去除，如圖3所示。在三氯化鐵含量達(dá)到聚合氯化鋁的2%時(shí)（即實(shí)驗(yàn)組4對(duì)應(yīng)的投加比例），UV254降至最低值，之后隨著三氯化鐵含量的增大，UV254的去除率逐漸減小。原因也是由于三氯化鐵投加量不斷增大，三價(jià)鐵離子不斷水解，吸附量過多，膠體電荷的符號(hào)改變，以致出現(xiàn)膠體再穩(wěn)定的現(xiàn)象，使得絮體無法沉淀，因而會(huì)出現(xiàn)UV254含量先下降之后又上升的現(xiàn)象。

3 結(jié)束語

（1）制備聚合氯化鋁的過程中，反應(yīng)不宜太過劇烈，溫度的突然升高會(huì)使鋁酸鈣粉結(jié)糊，抑制反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行，可以通過控制鹽酸的投加濃度以及投加速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。鋁酸鈣粉、鹽酸、水的最佳比例在40：100：100左右。

（2）通過投加鐵的方式來增強(qiáng)制得聚合氯化鋁的混凝性能，投

加比例在2%時(shí)可獲得最好效果，相對(duì)于單一聚合氯化鋁的混凝結(jié)果，濁度、的去除率均大幅度提高，可用于低濁度與微污染水體的混凝處理。

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作者簡介：畢峰（1994-），男，漢族，安徽省，西南交通大學(xué)，本科生，微污染水的治理。