本发明涉及一种利用铝型材厂污泥制备聚合氯化铝的方法。
背景技术：
我国经过二十多年的发展，已成为了世界铝型材的生产大国，铝型材产量连续五年稳居世界第一。广东是全国乃至全球铝型材企业最集中的区域，产业规模大，年生产能力超过200万吨。建筑铝型材需要进行表面处理，需要使用大量的水资源，一个年产量10万吨的铝型材企业，用于铝材表面处理各工序清洗的年用水量约为200万吨，经过清洗后的水即为铝型材厂工业废水。铝型材工业废水中的主要污染物包括氟离子、氨氮、COD、六价铬、有机物、硫酸根、磷酸根等，一般采用碱中和调节结合混凝沉淀的方法对废水进行处理，会产生大量的污泥。
铝型材生产废水的处理方法主要分为以下三种：1）化学法：中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法、化学还原法、电化学还原法；2）物理法：混凝、气浮、吸附、膜分离；3）生物法：生物絮凝、生物化学法、植物生态修复。目前，铝型材生产废水的处理技术比较成熟，基本都能满足达标排放的要求，有的甚至还能实现废水的循环利用。
铝型材厂污泥中除了含有大量的铝化合物和钙化合物外，还含有少量的有机物以及锌、镍、铜等化合物，成份比较复杂。铝型材厂污泥大致可分为含铬污泥和高含铝污泥，不同类别的污泥需要分类处理，才能充分实现资源的回收利用。然而，目前大多数工厂都未对污泥进行分类，而是将几种污泥混合堆放，再采用填埋的方式进行集中处理，不仅会占用有限的土地资源，还会造成资源浪费，污染环境。
聚合氯化铝（PAC）是一种净水材料，是一种分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂，通常是采用含铝的矿料（如：轻烧铝矾土、结巴铝、氢氧化铝、铝酸钙粉等）与盐酸反应来制备，对铝资源的消耗非常大。如果能够将铝型材厂污泥中的铝回收，用于制备聚合氯化铝，既能减少铝资源的消耗，又能为企业带来额外的产出，同时还减少了污泥的排放量，降低了污泥处理成本。
本发明公开了一种利用铝型材厂污泥制备聚合氯化铝的方法，以铝型材厂污泥、氧化钙和盐酸等为主要原料来生产聚合氯化铝，不仅可以实现资源的循环利用，大大减少铝资源的消耗，还可以减少对环境的污染。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种利用铝型材厂污泥制备聚合氯化铝的方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种利用铝型材厂污泥制备聚合氯化铝的方法，包括以下步骤：
1)将铝型材厂污泥、盐酸加入带有尾气回收装置的密闭容器中，室温搅拌充分反应，静置，除去不溶物；
2)向步骤1）的溶液中通入蒸汽，55～60℃搅拌充分反应；
3)向步骤2）的溶液中通入蒸汽，加入芬顿试剂，55～60℃搅拌充分反应，静置，除去不溶物；
4)向步骤3）的溶液中加入重金属离子捕捉剂，室温搅拌充分反应，静置，除去不溶物；
5)向步骤4）的溶液中加入氧化钙，调节产品的盐基度，同时通入蒸汽，94～98℃搅拌充分反应，过滤，除去滤渣，得到聚合氯化铝。
步骤1）所述铝型材厂污泥、盐酸的质量比为1：（0.8～2.5）。
步骤1）所述铝型材厂污泥中氧化铝的质量分数为10%～35%。
步骤1）所述盐酸的质量分数为30%～33%。
步骤1）中铝型材厂污泥和盐酸反应充分后，料液中游离的HCl的质量分数为2%～3%。
步骤3）添加芬顿试剂后，溶液中H2O2的浓度为50～200mg/L，溶液中Fe2+、H2O2的摩尔比为1：（5～10）。
步骤4）中重金属离子捕捉剂的添加量为溶液总质量的0.005%～0.02%。
步骤4）所述重金属离子捕捉剂为黄原酸酯类、二硫代胺基甲酸盐类衍生物、1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三钠盐中的至少一种。
步骤5）所述氧化钙的添加量为铝型材厂污泥质量的10%～48.9%。
步骤5）所述聚合氯化铝的盐基度为75%～90%。
本发明的有益效果是：
1）本发明采用芬顿试剂对铝型材厂污泥中的可溶性有机物进行分解，采用重金属离子捕捉剂对重金属离子进行沉淀去除，并将氧化铝转换成聚合氯化铝，减少了固体物排放，节约了填埋费用；
2）本发明的聚合氯化铝质量好，可直接用于污水净化，生产过程中不产生二次污染，实现了资源的综合回收利用，减少了铝资源的开采，符合国家可持续发展战略，对环境保护具有积极的意义。
具体实施方式
一种利用铝型材厂污泥制备聚合氯化铝的方法，包括以下步骤：
1)将铝型材厂污泥、盐酸加入带有尾气回收装置的密闭容器中，室温搅拌充分反应，静置，除去不溶物；
2)向步骤1）的溶液中通入蒸汽，55～60℃搅拌充分反应；
3)向步骤2）的溶液中通入蒸汽，加入芬顿试剂，55～60℃搅拌充分反应，静置，除去不溶物；
4)向步骤3）的溶液中加入重金属离子捕捉剂，室温搅拌充分反应，静置，除去不溶物；
5)向步骤4）的溶液中加入氧化钙，调节产品的盐基度，同时通入蒸汽，94～98℃搅拌充分反应，过滤，除去滤渣，得到聚合氯化铝。
优选的，一种利用铝型材厂污泥制备聚合氯化铝的方法，包括以下步骤：
1)将铝型材厂污泥、盐酸加入带有尾气回收装置的密闭容器中，室温搅拌反应1～2小时，静置，除去不溶物；
2)向步骤1）的溶液中通入蒸汽，55～60℃搅拌反应2～3小时；
3)向步骤2）的溶液中通入蒸汽，加入芬顿试剂，55～60℃搅拌反应0.5～1小时，静置，除去不溶物；
4)向步骤3）的溶液中加入重金属离子捕捉剂，室温搅拌反应0.5～1小时，静置，除去不溶物；
5)向步骤4）的溶液中加入氧化钙，调节产品的盐基度，同时通入蒸汽，94～98℃搅拌反应3～4小时，过滤，除去滤渣，得到聚合氯化铝。
优选的，步骤1）所述铝型材厂污泥、盐酸的质量比为1：（0.8～2.5）。
优选的，步骤1）所述铝型材厂污泥中氧化铝的质量分数为10%～35%。
优选的，步骤1）所述盐酸的质量分数为30%～33%。
优选的，步骤1）中铝型材厂污泥和盐酸反应充分后，料液中游离的HCl的质量分数为2%～3%。
优选的，步骤3）添加芬顿试剂后，溶液中H2O2的浓度为50～200mg/L，溶液中Fe2+、H2O2的摩尔比为1：（5～10）。
优选的，步骤4）中重金属离子捕捉剂的添加量为溶液总质量的0.005%～0.02%。
优选的，步骤4）所述重金属离子捕捉剂为黄原酸酯类、二硫代胺基甲酸盐类衍生物、1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三钠盐中的至少一种。
进一步优选的，步骤4）所述重金属离子捕捉剂为1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三钠盐。
优选的，步骤5）所述氧化钙的添加量为铝型材厂污泥质量的10%～48.9%。
优选的，步骤5）所述聚合氯化铝的盐基度为75%～90%。
优选的，进行搅拌反应时搅拌机的转速为60～80r/min。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种利用铝型材厂污泥制备聚合氯化铝的方法，包括以下步骤：
1）室温下，在带有尾气回收装置的密闭容器中加入1000g铝型材厂污泥（氧化铝含量35wt%）和2500g盐酸（33wt%），搅拌反应1小时，反应完全后，静置4小时，除去溶液中的沉淀；
2）启动尾气回收装置，向步骤1）的溶液中通入蒸汽，控制溶液温度为58±2℃，控制搅拌速度为60r/min，反应2小时，使溶液中的HF挥发出来，经饱和石灰水吸收后达标排放；
3）向步骤2）的溶液中通入蒸汽，控制溶液温度为58±2℃，控制搅拌速度为60r/min，投加1.75g双氧水（H2O2质量分数为27.5%）和0.44g七水硫酸亚铁（Fe2+质量分数为18%），反应0.5小时，静置4小时，除去溶液中析出的沉淀；
4）向步骤3）的溶液中投加1.47g 1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三钠盐，反应0.5小时，静置4小时，除去溶液中的沉淀；
5）向步骤4）的溶液中通入蒸汽，控制溶液温度为96±2℃，控制搅拌速度为60r/min，投加489g氧化钙，调节产品的盐基度，反应4小时，板框过滤除去滤渣，得到聚合氯化铝。
实施例2：
一种利用铝型材厂污泥制备聚合氯化铝的方法，包括以下步骤：
1）室温下，在带有尾气回收装置的密闭容器中加入1000g铝型材厂污泥（氧化铝含量20wt%）和1500g盐酸（33wt%），搅拌反应1小时，反应完全后，静置4小时，除去溶液中的沉淀；
2）启动尾气回收装置，向步骤1）的溶液中通入蒸汽，控制溶液温度为58±2℃，控制搅拌速度为60r/min，反应2小时，使溶液中的HF挥发出来，经饱和石灰水吸收后达标排放；
3）向步骤2）的溶液中通入蒸汽，控制溶液温度为58±2℃，控制搅拌速度为60r/min，投加0.875g双氧水（H2O2质量分数为27.5%）和0.306g七水硫酸亚铁（Fe2+质量分数为18%），反应0.5小时，静置4小时，除去溶液中析出的沉淀；
4）向步骤3）的溶液中投加0.2g 1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三钠盐，反应0.5小时，静置4小时，除去溶液中的沉淀；
5）向步骤4）的溶液中通入蒸汽，控制溶液温度为96±2℃，控制搅拌速度为60r/min，投加303g氧化钙调节产品的盐基度，反应3.5小时，板框过滤除去滤渣，得到聚合氯化铝。
实施例3：
一种利用铝型材厂污泥制备聚合氯化铝的方法，包括以下步骤：
1）室温下，在带有尾气回收装置的密闭容器中加入1000kg铝型材厂污泥（氧化铝含量10wt%）和800kg盐酸（32wt%），搅拌反应1小时，反应完全后，静置4小时，除去溶液中的沉淀；
2）启动尾气回收装置，向步骤1）的溶液中通入蒸汽，控制溶液温度为58±2℃，控制搅拌速度为60r/min，反应2小时，使溶液中的HF挥发出来，经饱和石灰水吸收后达标排放；
3）向步骤2）的溶液中通入蒸汽，控制溶液温度为58±2℃，控制搅拌速度为60r/min，投加0.4875kg双氧水（H2O2质量分数为27.5%）和0.245kg七水硫酸亚铁（Fe2+质量分数为18%），反应0.5小时，静置4小时，除去溶液中析出的沉淀；
4）向步骤3）的溶液中投加0.117kg 1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三钠盐，反应0.5小时，静置4小时，除去溶液中的沉淀；
5）向步骤4）的溶液中通入蒸汽，控制溶液温度为96±2℃，控制搅拌速度为60r/min，投加173kg氧化钙，调节产品的盐基度，反应3小时，板框过滤除去滤渣，得到聚合氯化铝。
经检测，实施例1～3制备的聚合氯化铝产品的盐基度为75～90%，氧化铝的含量为5～9%，pH值（产品1wt%的水溶液）为4.0～5.0，水不溶物含量≤0.05mg/L，重金属含量总和≤0.00002mg/L。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。