聚合氯化铝的制备工艺的制作方法

聚合氯化铝的制备工艺的制作方法
【专利摘要】一种聚合氯化铝的制备工艺，包括以下步骤：S1、将BB酸母液加入到搪瓷反应器中，而后向BB酸母液中缓慢加入双氧水，待无气体为止；S2、将钙粉加入到S1中的BB酸母液中；S3、向S2中的BB酸母液中加入适量的水，控制搪瓷反应器的温度，并保持一定时间；S4、将搪瓷反应的温度升高，并保温，获得浅黄色絮状物；S5、对浅黄色絮状物依次再进行压滤、洗涤、吸干，最终获得液体成品聚合氯化铝。S6、将液体成品聚合氯化铝进行浓缩干燥获得固体粉末；S7、将固体粉末粉碎加工。该工艺不仅提高了资源的利用率，并且也能够保证产品的纯度，避免了苯酐和苯等物质混入到成品中，而对所处理的水体造成二次污染，同时，也减少了制备聚合氯化铝的步骤，提高了生产效率。
【专利说明】
聚合氯化铝的制备工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及氯化铝絮凝剂生产技术领域，特别涉及一种聚合氯化铝的制备工艺。
【背景技术】
[0002] 聚合氯化铝是一种净水材料，无机高分子混凝剂，又被简称为聚铝，英文缩写为 PAC，由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高 的无机高分子水处理药剂。在形态上又可以分为固体和液体两种。固体按颜色不同又分为 棕褐色、米黄色、金黄色和白色，液体可以呈现为无色透明、微黄色、浅黄色至黄褐色。不同 颜色的聚合氯化铝在应用及生产技术上也有较大的区别。
[0003] 现有技术中用于制备液体聚合氯化铝的原料主要有铝肩、铝灰及铝渣、氢氧化铝、 氯化铝以及含铝矿物等。此外，为了提高资源的利用率以及落实绿色化学的理念，因此，现 有部分氯化铝生产企业正在用BB酸生产过程中所剩下的母液来作为原料的，其主要的反应 原理为：（Al 3++S〇42-+Cl-+H2+)+NH3 · H20-A1 (OH)3T+NH4++S〇24-+C1-; (1 )A1 (0H)3+HCl-Aln (0H)mCl3n-m，（2)Al(0H)3+(Al 3++S0 24-+Cl-+H+)4[Al2(0H)NCl6- n]m · (S04)x。由于该反应原理 需要先通过添加氨水来中和母液中的酸性，而后向将成点取出沉淀ai(oh) 3内部加入盐酸 进行聚合熟化后再制成聚合氯化铝，从而造成了盐酸使用的大量浪费，并且也会对环境造 成污染，而且由于BB酸母液内还含有苯酐、苯等有机物质，所以对聚合氯化铝的最终纯度也 会造成一定的影响。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于提供一种可减少物料浪费及氧化铝溶出量高的聚合氯化铝的 制备工艺。
[0005] 本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种聚合氯化铝的制备工 艺，包括以下步骤： 51、 将BB酸母液加入到搪瓷反应器中，而后向BB酸母液中缓慢加入双氧水，并不断搅 拌，待不再产生气体后停止加入； 52、 称取一定质量的钙粉加入到S1中的BB酸母液中； 53、 向S2中的BB酸母液中加入适量的水，控制搪瓷反应器的温度在60°C~70°C，并保持 lh ~2h; 54、 待S3反应完成后，将搪瓷反应的温度升高至100°C~110°C，并保温2.5h~4h，获得 浅黄色絮状物； 55、 对浅黄色絮状物依次再进行压滤、洗涤、吸干，最终获得成品。
[0006] S6、将液体成品聚合氯化铝依次经过三个蒸汽滚筒中，并依次用100°C~110°c， 120 °C~140 °C，150 °C~200 °C三个温度对液体成品聚合氯化铝进行浓缩干燥获得固体粉 末； S7、将固体粉末经输送机送到粉碎机内粉碎加工。
[0007] 由于BB酸母液中含有苯酐、苯等用于制备BB酸时所残留下来的有机原料，且一般 难溶于水，在反应的最后很难用水将其洗去，因此，当用BB酸母液作为原料来制取聚合氯化 铝成品的时候，成品的表面就会携带有苯酐和苯，从而在用该聚合氯化铝作为絮凝剂净化 水体的时候就会将新的有毒物质带入水体中，从而就会造成水体的二次污染。而双氧水在 酸性的条件下具有很强的氧化性，其可以将苯酐和苯氧化成二氧化碳、一氧化碳和水，从而 有利于提高聚合氯化铝的纯度。
[0008] 并且BB酸母液中原本就含有氢离子，因此，不需要从外界单独添加酸到BB酸母液 中，同时，也减少了后序用来中和BB酸母液所需碱性物料的投入量。
[0009] 另外，在BB酸母液中投入钙粉即碳酸钙，主要是为了使BB酸母液中的铝离子和碳 酸钙发生聚合熟化反应生成聚合氯化铝，这样相比添加氨水进行沉淀，而后再利用盐水来 进行熟化的操作而言，大大减少了操作步骤。并且，碳酸钙还有利于提高聚合氯化铝的盐基 度，这样铝离子水解形成的聚合物聚合度就越高，其有效成分的电中和能力和粘结架桥能 力就越强，故而絮凝性能就越好。
[0010]而且，利用让液体成品聚合氯化铝通过三个不同温度的蒸汽滚筒来进行干燥，这 样可以避免液体成品聚合氯化铝瞬间加热而局部温度过高而发生分解等问题，从而也可以 使得原来附着在液体成品聚合氯化铝上的有机物能够顺利地挥发而不会因为碳化而永久 的辅助在其表面，并对最终的聚合氯化铝的絮凝效果产生影响。
[0011] 作为优选，S1中的双氧水的质量分数为20%~30%。
[0012] 作为优选，S1中的双氧水的加入的速率为500mL/min~1000mL/min。
[0013] 利用高浓度、低速来添加双氧水，主要是为了减少双氧水添加的次数，并且也可以 避免双氧水投入量过多而造成的浪费，从而大大提高了双氧水利用率。
[0014] 作为优选，在S1加入双氧水的过程中，利用排风装置将搪瓷内产生的气体向外排 除。
[0015] 由于双氧水在氧化苯酐和苯等有机物的时候，其会产生二氧化碳和一氧化碳，而 一氧化碳本身就是一种有毒的气体，因此通过排风装置将搪瓷反应器内的二氧化碳和一氧 化碳排出，一方面有利于避免搪瓷反应器内的压力过大而造成安全隐患，另一方面也可以 避免一氧化碳对生产环境造成污染，使得工作人员发生中毒危险。
[0016] 作为优选，待S1完成后，将搪瓷的温度升高到50°C~60°C，并保持15min~30min。
[0017] 由于浓度低的双氧水在常温下就会发生分解，当搪瓷的温度升高到50°C~60°C的 时候，双氧水的分解速率就会加快，并且在该温度的范围内，继续保温15min~30min，从而 仅存有5%以下的双氧水未分解完，这样有利于避免双氧水浓度过高而对接下来的操作造 成影响。
[0018] 作为优选，S2中的BB酸母液与钙粉的质量比为1:0.1~0.2。
[0019]作为优选，S2中的BB酸母液与钙粉的质量比为1:0.16。
[0020]当钙粉与BB酸母液的质量比超过0.2的时候，所生产出来的聚合氯化铝的盐基度 就会超过90 %。此时，由于盐基度过高，会使得聚合物中的羟基趋于饱和，生成难溶的氢氧 化物胶粒，产品难以稳定存在，同时影响产品的絮凝性能。而且钙粉与BB酸母液的质量比的 最适范围为0.16。
[0021]作为优选，S3所用的水为S5中洗涤浅黄色絮状物后的洗涤水。
[0022] 利用S5中用洗涤浅黄色絮状物后的洗涤水来作为原料填加到S3中，这样不仅提高 了水资源的利用效率，同时，浅黄色絮状物上被洗下的为被利用的氯离子、铝离子等又可以 被重新利用，进而大大提高了整个体系中各元素的利用率，因此，贴近于绿色化学的这个理 念。
[0023] 综上所述，本发明具有以下有益效果： 1. 用双氧水氧化BB酸母液中的苯酐和苯，这样能够避免苯酐和苯附着在产品上而对所 净化的水体造成二次污染； 2. 利用碳酸钙来对BB母液进行聚合熟化反应生产聚合氯化铝，这样大大节省了操作的 步骤，提高了操作的效率； 3. 利用洗涤浅黄色絮状物的洗涤水来作为原料加入到搪瓷反应器中进行反应，这样大 大提高了水资源、钙离子和氯离子等的利用率，从而更加地贴近于绿色化学的环保理念； 4. 逐渐提高温度有利保证聚合氯化铝顺利地干燥成固体，降低了其分解的可能性，同 时，也可以使得有机物质能够顺利地挥发。
【附图说明】
[0025]图1是聚合氯化铝的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
[0027] 实施例1、 一种聚合氯化铝的制备工艺，步骤一:将l〇〇kg的BB酸母液加入到搪瓷反应器中，而后 向BB酸母液中以500mL/min~1000mL/min的速率缓慢加入质量分数为20%的双氧水，并不 断搅拌，待不再产生气体后停止加入双氧水；步骤二：将搪瓷升温至50°C~60°C，并保温 15min~30min;步骤三:称取lOkgf丐粉加入到步骤一中的BB酸母液中，并加入适量的洗涤 水，同时，控制搪瓷反应器的温度在60°C~70°C，并保持lh~2h;步骤四：待步骤三反应完成 后，将搪瓷反应的温度升高至l〇〇°C，并保温2.5h，获得浅黄色絮状物;步骤五:对浅黄色絮 状物依次再进行压滤、洗涤、吸干，最终获得液体聚合氯化铝成品；步骤六、将液体聚合氯化 铝成品依次经过100°C~110°C，120°C~140°C和150°C~200°C三个蒸汽滚筒的浓缩干燥， 获得固体粉末，检测后获得的氧化铝的含量为38.1%;步骤七、将固体粉末经输送机送到粉 碎机内粉碎加工。
[0028] 实施例二、 一种聚合氯化铝的制备工艺，步骤一:将l〇〇kg的BB酸母液加入到搪瓷反应器中，而后 向BB酸母液中以500mL/min~1000mL/min的速率缓慢加入质量分数为30%的双氧水，并不 断搅拌，待不再产生气体后停止加入双氧水；步骤二：将搪瓷升温至50°C~60°C，并保温 15min~30min;步骤三:称取20kg|丐粉加入到步骤一中的BB酸母液中，并加入适量的洗涤 水，同时，控制搪瓷反应器的温度在60°C~70°C，并保持lh~2h;步骤四：待步骤三反应完成 后，将搪瓷反应的温度升高至ll〇°C，并保温4h，获得浅黄色絮状物;步骤五:对浅黄色絮状 物依次再进行压滤、洗涤、吸干，最终获得液体聚合氯化铝成品，检测；步骤六、将液体聚合 氯化铝成品依次经过100 °C~110 °C，120 °C~140 °C和150 °C~200 °C三个蒸汽滚筒的浓缩干 燥，获得固体粉末，检测后获得的氧化铝的含量为40.5% ;步骤七、将固体粉末经输送机送 到粉碎机内粉碎加工。
[0029] 实施例三、 一种聚合氯化铝的制备工艺，步骤一:将l〇〇kg的BB酸母液加入到搪瓷反应器中，而后 向BB酸母液中以500mL/min~1000mL/min的速率缓慢加入质量分数为25%的双氧水，并不 断搅拌，待不再产生气体后停止加入双氧水；步骤二：将搪瓷升温至50°C~60°C，并保温 15min~30min;步骤三:称取16kgf丐粉加入到步骤一中的BB酸母液中，并加入适量的洗涤 水，同时，控制搪瓷反应器的温度在60°C~70°C，并保持lh~2h;步骤四：待步骤三反应完成 后，将搪瓷反应的温度升高至l〇5°C，并保温3.2h，获得浅黄色絮状物;步骤五:对浅黄色絮 状物依次再进行压滤、洗涤、吸干，最终获得液体聚合氯化铝成品；步骤六、将液体聚合氯 化铝成品依次经过100 °C~110 °C，120 °C~140 °C和150 °C~200 °C三个蒸汽滚筒的浓缩干 燥，获得固体粉末，检测后获得的氧化铝的含量为42.4%;步骤七、将固体粉末经输送机送 到粉碎机内粉碎加工。
[0030] 实施例四、 一种聚合氯化铝的制备工艺，步骤一:将l〇〇kg的BB酸母液加入到搪瓷反应器中，而后 向BB酸母液中以500mL/min~1000mL/min的速率缓慢加入质量分数为20%的双氧水，并不 断搅拌，待不再产生气体后停止加入双氧水；步骤二：将搪瓷升温至50°C~60°C，并保温 15min~30min;步骤三:称取20kg|丐粉加入到步骤一中的BB酸母液中，并加入适量的洗涤 水，同时，控制搪瓷反应器的温度在60°C~70°C，并保持lh~2h;步骤四：待步骤三反应完成 后，将搪瓷反应的温度升高至ll〇°C，并保温2.5h，获得浅黄色絮状物;步骤五:对浅黄色絮 状物依次再进行压滤、洗涤、吸干，最终获得液体聚合氯化铝成品；步骤六、将液体聚合氯化 铝成品依次经过100°C~110°C，120°C~140°C和150°C~200°C三个蒸汽滚筒的浓缩干燥， 获得固体粉末，检测后获得的氧化铝的含量为45.2%;步骤七、将固体粉末经输送机送到粉 碎机内粉碎加工。
[0031] 实施例五、 一种聚合氯化铝的制备工艺，步骤一:将l〇〇kg的BB酸母液加入到搪瓷反应器中，而后 向BB酸母液中以500mL/min~1000mL/min的速率缓慢加入质量分数为30%的双氧水，并不 断搅拌，待不再产生气体后停止加入双氧水；步骤二：将搪瓷升温至50°C~60°C，并保温 15min~30min;步骤三:称取10kgf丐粉加入到步骤一中的BB酸母液中，并加入适量的洗涤 水，同时，控制搪瓷反应器的温度在60°C~70°C，并保持lh~2h;步骤四：待步骤三反应完成 后，将搪瓷反应的温度升高至ll〇°C，并保温4h，获得浅黄色絮状物;步骤五:对浅黄色絮状 物依次再进行压滤、洗涤、吸干，最终获得液体聚合氯化铝成品；步骤六、将液体聚合氯化铝 成品依次经过100 °C~110 °C，120 °C~140 °C和150 °C~200 °C三个蒸汽滚筒的浓缩干燥，获 得固体粉末，检测后获得的氧化铝的含量为43.4%;步骤七、将固体粉末经输送机送到粉碎 机内粉碎加工。
[0032]实施例六、 一种聚合氯化铝的制备工艺，步骤一:将l〇〇kg的BB酸母液加入到搪瓷反应器中，而后 向BB酸母液中以500mL/min~1000mL/min的速率缓慢加入质量分数为25%的双氧水，并不 断搅拌，待不再产生气体后停止加入双氧水；步骤二：将搪瓷升温至50°C~60°C，并保温 15min~30min;步骤三:称取16kgf丐粉加入到步骤一中的BB酸母液中，并加入适量的洗涤 水，同时，控制搪瓷反应器的温度在60°C~70°C，并保持lh~2h;步骤四：待步骤三反应完成 后，将搪瓷反应的温度升高至l〇5°C，并保温3.2h，获得浅黄色絮状物;步骤五:对浅黄色絮 状物依次再进行压滤、洗涤、吸干，最终获得液体聚合氯化铝成品，步骤六、将液体聚合氯化 铝成品依次经过100°C~110°C，120°C~140°C和150°C~200°C三个蒸汽滚筒的浓缩干燥， 获得固体粉末，检测后获得的氧化铝的含量为45.1%;步骤七、将固体粉末经输送机送到粉 碎机内粉碎加工。
[0033] 对比例、 步骤一:将l〇〇kg的BB酸母液加入到搪瓷反应器中，将氨水配制成3~5mol/L溶液定量 加入搪瓷中和釜中，开启搅拌缓慢加入BB酸母液，用冷却水控制反应温度<45°C，中和终点 pH=6.5~7;步骤二:将A1 (0H)3凝胶混合物压滤洗涤;步骤三:将洗涤压滤后的A1 (0H)3凝胶 转移到反应釜中，并以500mL/min~1000mL/min的速率加入质量分数低于10%~20%的稀 盐酸溶液lkg，最终获得均匀的稀液糊状物料;步骤四：开启搅拌，以250mL/min~500mL/min 定速加入10%~20%的稀盐酸溶液1.5kg，控制反应温度90~105°C，压力为常压，反应时间 3~4h，获得浅色絮状物;步骤五:将浅色絮状物再进行压力、洗涤和吸干得到液态的聚合氯 化铝成品；步骤六、将液体聚合氯化铝成品加入到150°C~200°C的蒸汽滚筒内进行浓缩干 燥，获得固体粉末，检测后获得的氧化铝的含量为33.9%~40.8%;步骤七、将固体粉末经 输送机送到粉碎机内粉碎加工。
[0034] 通过对给聚合氯化铝成品的分析可以得到如下表1内的数据：
由上表1可得出，通过BB酸母液和碳酸钙做为原料来制备的聚合氯化铝，所得到的聚合 氯化铝中的苯酐和苯的残留物要远远低于通过BB酸母液、氨水和盐酸所制备的出来的聚合 氯化铝。
[0035] 并且，实施例一至实施例六中所做制得的聚合氯化铝的盐基度与对比例的盐基度 基本相同，能够满足聚合氯化氯的国家标准。而且，在整个聚合氯化铝的生产过程中，实施 例一至实施例六之间的用水量要远远地低于对比例的用水量，所以大大提高了水资源的利 用率。
[0036] 而且，通过三个阶梯的方式对液体成品聚合氯化铝进行干燥，不仅能够进一步减 少苯酐和苯在其表面的残留，同时也可以减少固体聚合氯化铝的含水量，进而边缘固体聚 合氯化铝的保存及运输。
[0037] 本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人 员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本 发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
【主权项】
1. 一种聚合氯化铝的制备工艺，包括以下步骤： 51、 将BB酸母液加入到搪瓷反应器中，而后向BB酸母液中缓慢加入双氧水，并不断搅 拌，待不再产生气体后停止加入； 52、 称取一定质量的钙粉加入到S1中的BB酸母液中； 53、 向S2中的BB酸母液中加入适量的水，控制搪瓷反应器的温度在60°C~70°C，并保持 lh ~2h; 54、 待S3反应完成后，将搪瓷反应的温度升高至100°C~110°C，并保温2.5h~4h，获得 浅黄色絮状物； 55、 对浅黄色絮状物依次再进行压滤、洗涤、吸干，最终获得液体成品聚合氯化铝； 56、 将液体成品聚合氯化铝依次经过三个蒸汽滚筒中，并依次用100°C~110°C，120°C ~140°C，150°C~200°C三个温度对液体成品聚合氯化铝进行浓缩干燥获得固体粉末； 57、 将固体粉末经输送机送到粉碎机内粉碎加工。2. 根据权利要求1所述的一种聚合氯化铝的制备工艺，其特征在于:S1中的双氧水的质 量分数为20 %~30 %。3. 根据权利要求2所述的一种聚合氯化铝的制备工艺，其特征在于:S1中的双氧水的加 入的速率为 500mL/min ~1000mL/min。4. 根据权利要求3所述的一种聚合氯化铝的制备工艺，其特征在于:在S1加入双氧水的 过程中，利用排风装置将搪瓷内产生的气体向外排除。5. 根据权利要求4所述的一种聚合氯化铝的制备工艺，其特征在于:待S1完成后，将搪 瓷的温度升高到50°C~60°C，并保持15min~30min。6. 根据权利要求1所述的一种聚合氯化铝的制备工艺，其特征在于:S2中的BB酸母液与 钙粉的质量比为1:0.1~0.2。7. 根据权利要求6所述的一种聚合氯化铝的制备工艺，其特征在于:S2中的BB酸母液与 钙粉的质量比为1:0.16。8. 根据权利要求1所述的一种聚合氯化铝的制备工艺，其特征在于:S3所用的水为S5中 洗涤浅黄色絮状物后的洗涤水。
【文档编号】C01F7/56GK106044818SQ201610388763
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月4日
【发明人】吴洪兴, 翟金希, 孙凤祥, 徐兴度, 徐勇, 匡新杰, 谭政, 汤晓华
【申请人】江阴市长江化工有限公司