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聚合氯化铝
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实验室制备聚合氯化铝pac时应注意盐酸浓度

发布时间:2020-06-15 15:33
聚合氯化铝是一种新型高效的无机高分子混凝剂,目前在国际上得到了广泛的应用。实验室制备聚合氯化铝pac时应注意盐酸浓度其一般化学式为[Al2(OH)nCl6-n]m,主要通过压缩双层、吸附电中和、吸附架桥、吸附电中和等机理,使水中细小悬浮颗粒和胶体颗粒失稳、聚集、絮凝、凝聚、沉淀,达到净化处理效果,泥沙网捕集等。
 
目前,国内外成熟的聚合氯化铝制备工艺很多,大多采用盐酸与铝土矿、铝酸钙先后反应,采用优质昂贵的铝屑、氢氧化铝等原材料生产优质聚合氯化铝,前者的缺点是铝土矿不易溶解,与盐酸反应不完全,造成原材料浪费和大量废渣,从而增加了废渣清理的劳动强度和成本,废渣的利用和处置量的增加,使这一过程成为一个非常困难和头疼的污染问题,后者的缺点是原材料成本高。在聚合氯化铝的制备过程中,盐酸浓度是一个重要指标,它直接影响铝酸钙粉体的溶解速度,进而影响产品的产量和质量。

具体混合方案为:
盐酸含量由5%提高到9%,与一定质量的铝酸钙粉反应(实验室设置为15g)。合成时间暂定为2小时,质量比(mass ratio)暂定为2倍(根据相关数据)。系列试验数据如下:产品氧化铝含量百分比分别为6.39、6.31、7.0、6.38和6.3;成本(元/吨)分别为248.6、252.7、228.6、249.2和252.1。因此,每吨产品成本随盐酸质量分数的变化而变化。当盐酸质量分数从5%增加到7%时,产品成本(raw material)逐渐降低;当盐酸质量分数从7%增加到9%时,产品成本逐渐增加。因此,当质量分数为7%时,成本较低,质量(quality)较好。

理论分析:
实验室用盐酸和铝酸钙粉制备聚合氯化铝pac的反应原理是:盐酸中的氯离子与钙粉中的铝离子和水中的氢氧离子反应,然后进一步聚合。简单的反应式为:Cl+Al+Oh→[Al2(Oh)nCl6-n]m。从反应式可以看出聚合氯化铝是一种高分子聚合物,是由多种氯离子、氢氧离子和两种铝离子通过离子键结合而成。每个离子之间都有一个平衡(balance)关系,任何离子浓度过高或过低都会破坏平衡。根据实验数据,盐酸浓度太低,无法与钙粉中的铝反应,铝不能完全溶解;盐酸浓度太高,因为该反应是放热反应,产生大量热量。反应未结束时,盐酸大量挥发,导致反应不完全,溶解速率低,造成原料(raw material)浪费,成本增加。
 

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