摘要：高純聚合氯化鋁具有絮體形成快、沉降性能好、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用較廣泛的絮凝劑，但在產(chǎn)品升級、擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域存在一定弊端。為適應(yīng)水處理技術(shù)發(fā)展要求，進(jìn)行了高純聚合氯化鋁生產(chǎn)工藝研究，在生產(chǎn)原料、反應(yīng)過程、反應(yīng)裝置、工藝選擇等方面獲得創(chuàng)新成果，性能明顯好于普通PAC，投加量可降低20%左右，降低了成本，提高了產(chǎn)量。
水資源和水環(huán)境的改善是一個長期的過程，水處理技術(shù)是實(shí)施水資源和水環(huán)境改善的關(guān)鍵辦法，更是解決目前用水和污水處理的主要手段。普通的PAC是目前市場上應(yīng)用較廣的凈水產(chǎn)品，隨著科技的進(jìn)步，產(chǎn)品升級以提高凈化能力成為發(fā)展趨勢。高純PAC由于其具有較佳優(yōu)勢絮凝形態(tài)Al13和Al30聚合形態(tài)，絮凝效果更好，并可作為活性氧化鋁的原料使用。
1、產(chǎn)品性質(zhì)及依據(jù)
1.1 物化性質(zhì)及產(chǎn)品特性
1.1.1 物化性質(zhì)
高純聚合氯化鋁結(jié)構(gòu)式為Aln(OH)mCl(3n-m)（0<m<3n），液體為無色透明或半透明溶液，固體為白色顆粒或粉末。作為一種電解質(zhì)，吸潮性很強(qiáng)，是用途很廣泛的工業(yè)產(chǎn)品。
1.1.2 產(chǎn)品特性
（1）產(chǎn)品純度高，各種重金屬雜質(zhì)含量均小于國家標(biāo)準(zhǔn)；
（2）可用作飲用水及對水質(zhì)要求較高的工業(yè)用水處理的絮凝劑，也可做化妝品原料、鑄造的硬化劑、造紙及印染等行業(yè)的添加藥劑。
1.2 研究依據(jù)
絮凝作用原理包括雙電層壓縮、電中和、吸附、吸附架橋、卷掃絮凝。
鋁形態(tài)分布情況見圖1。
2、創(chuàng)新成果
2.1 創(chuàng)新成果
（1）研究影響鋁形態(tài)因素，包括鹽基度、原料選配等因素，研究反應(yīng)條件對產(chǎn)品性能的影響，包括酸溶溫度、酸溶時間、酸用量及聚合溫度等。聚合氯化鋁水解形態(tài)影響因素包括鹽基度（堿化度、水解聚合度）、Al2O3含量。當(dāng)鹽基度含量為70%-85%，液體氧化鋁含量>12%，固體氧化鋁含量>30%時，能保證Al13和Al30的聚集形態(tài)。
（2）確定提高Al13、Al30聚合態(tài)含量的方式。
① 鹽基度控制>70%：酸用量增加，鹽基度增到某一值就不再增加；隨著酸溶時間延長，鹽基度增加并趨于恒定；隨著聚合溫度提高，鹽基度隨之增加并達(dá)到一個恒定值。
② Al2O3含量控制>12%：當(dāng)酸用量一定范圍內(nèi)增加，原料的氧化鋁溶出率增加，Al2O3含量隨之變大；隨著酸溶時間延長，Al2O3含量增加，逐漸趨于緩慢，至反應(yīng)終止；隨著酸溶溫度提髙，溶出率變大，Al2O3含量增加，逐漸趨于緩慢。
（3）確定高純聚合氯化鋁生成裝置及工藝。氫氧化鋁和鹽酸自動計量后進(jìn)入配料釜酸化，然后進(jìn)入聚合反應(yīng)釜升溫加壓聚合反應(yīng)數(shù)小時，堿化調(diào)整和熟化，料液經(jīng)過板框過濾機(jī)壓濾后，經(jīng)過濃縮，取得高純度的無色透明液體（Al2O3含量12%-15%；堿化度為70%-85%）。
2.2 創(chuàng)新成果二
利用散熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)散熱；解決了攪拌釜內(nèi)對攪拌方向、攪拌力大小、快慢的控制，提高化學(xué)反應(yīng)效果；解決了由于化學(xué)反應(yīng)的液體分子相對密度不同造成的化學(xué)反應(yīng)不均勻問題；創(chuàng)新了高純聚合氯化鋁生產(chǎn)工藝。
（1）為改變管道式散熱器和夾套散熱，通過熱傳遞直接散熱效率不高的弊端，研究改變了散熱器造型，溫度出現(xiàn)波動時形成空間溫差，產(chǎn)生流體自流動，通過自反饋功能平衡溫度。
（2）復(fù)式攪拌器研制。為了改變傳統(tǒng)攪拌器功能單一、攪拌不均勻、熱交換不充分、液體分子均為同向運(yùn)動、料液混合不充分、反應(yīng)效率低等弊端。本產(chǎn)品創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了攪拌方向、攪拌力大小、快慢等條件的可控性；從屬轉(zhuǎn)軸的設(shè)置改變了釜內(nèi)溶液分子的同步旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，解決了化學(xué)反應(yīng)不均勻問題（圖2）。
3、主要技術(shù)指標(biāo)與性能評價
主要技術(shù)指標(biāo)詳見表1。
| 技術(shù)指標(biāo) | 國家標(biāo)準(zhǔn) | 產(chǎn)品指標(biāo) | ||
| 液體 | 固體 | 液體 | 固體 | |
| Al2O3含量（%） | ≥10.0 | ≥29 | ≥12 | ≥30 |
| 鹽基度（%） | 40-90 | 70-85 | ||
| 總Fe含量（%） | ≤0.005 | ≤0.003 | ≤0.003 | |
| 重金屬（Pb）（%） | ≤0.001 | ≤0.001 | ≤0.001 | |
| 水不溶物（%） | ≤0.2 | ≤0.1 | ≤0.1 | |
性能評價：
（1）高純PAC加量在20mg/L時，除濁率為93.6%，高于普通PAC投加量為25mg/L時的除濁率；
（2）高純PAC的性能好于普通PAC，投加量可降低25%左右。
