净水剂聚合氯化铝的制备原理主要是基于铝离子的水解和聚合反应。其制备方法较多,常见的几种制备原理如下:
金属铝法:
原理:以铝加工的下脚料,如铝屑、铝灰和铝渣等为原料。铝与盐酸发生反应,经熟化聚合、沉降等过程制得液体聚合氯化铝,再经过滤、浓缩、干燥等操作得到固体产品。主要反应式为:;在后续聚合过程中,铝离子发生水解和聚合反应,形成聚合氯化铝。
优点:反应速度快、工艺流程简单、操作简便、设备投资较少。
缺点:制得的聚合氯化铝产品中的杂质含量较高,产品质量不够稳定,并且在制备过程中酸对反应设备的腐蚀较为严重。
氢氧化铝法:原理:以氢氧化铝为原料,由于氢氧化铝酸溶性不好,需要对反应加温加压,使氢氧化铝与盐酸反应生成氯化铝,氯化铝再进一步水解聚合形成聚合氯化铝24。
优点:氢氧化铝纯度高,所制备的聚合氯化铝产品的重金属含量低。
缺点:反应需要在特定的温度和压力条件下进行,对设备要求较高,成本也相对较高。
氯化铝法:原理:使用结晶氯化铝为原料,将其加热到一定温度后发生热分解,分解产物是氯化氢与水,然后发生聚合反应产生粉状聚合氯化铝2。
缺点:这种方法在我国使用较少,因为结晶氯化铝在一定温度条件下可与铝酸钙粉直接发生反应,生成的聚合氯化铝盐基度较高,且不会产生污染,更节省原料和能源2。
碱溶法:原理:先将铝灰与氢氧化钠反应得到铝酸钠溶液,再用盐酸调节溶液的 pH 值,从而制得聚合氯化铝溶液。
缺点:制得的产品氯化钠含量高,原材料消耗高,溶液氧化铝含量低,工业化生产成本较大。
含铝矿物法:原理:以铝矾土、高岭土、煤矸石等含铝矿物为原料。这些矿物中的铝一般不能直接在酸中溶出,需要经过预处理,如煅烧等操作,使铝转化为可溶的形态,然后再与盐酸等酸反应,经过一系列的反应和分离过程,制得聚合氯化铝。
优点:原料来源广泛,成本相对较低。
缺点:生产工艺较为复杂,且不同的含铝矿物需要根据其特性选择合适的制备方法和工艺条件。