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聚氯化铝PAC合成实验

来源:润邦环保001 发布时间:2020-06-21 08:33:42 阅览: 次浏览

  聚氯化铝PAC合成实验

  聚合氯化铝的生产方法分为氧化铝法(包括铝土矿、高岭土、煤矸石等)。),氢氧化铝法和铝法(包括铝渣、铝灰等。)根据不同的原料。利用铝灰生产聚合氯化铝具有成本低、原料来源广、工艺简单等特点。这种方法可细分为中和法和酸溶法。中和法是将烧碱和盐酸分别与铝灰反应生成铝酸钠和三氯化铝,然后按适当的比例合成聚合氯化铝。生产的关键是铝酸钠和三氯化铝溶液之间的比例[3]。酸溶法通过铝灰与盐酸一次反应直接生产液态聚合氯化铝。它具有反应速度快、工艺简单等特点。以铝灰为原料,研究了酸溶液法制备聚合氯化铝的工艺,获得了制备聚合氯化铝的适宜工艺条件。

  l实验部分

  主要设备:水浴锅、搅拌器、真空泵、电炉、分析天平、酸度计和常用实验室仪器。

  1.2实验方法

  首先对铝灰进行预处理。水洗用于去除水溶性盐,以减少盐酸的消耗。经过处理的铝灰含有大约30%的氧化铝。然后将工业盐酸和一定量的水放入反应器中,搅拌,水浴加热。称取100克铝灰,逐渐加入盐酸溶液中。由于反应强烈,热量释放大,应随时连续搅拌并补充水。反应时间应控制在6 h-12 h,反应温度应控制在96℃,反应结束后,加入一定量的水稀释物料,调节酸碱度至3.5-4.5,陈化15 h~24 h得到液体产品。

  盐酸和铝灰之间的反应如下:

  2Al+(6-n)HCl+NH20 = Al2(OH)NCl6-n+3H 2 & shy;

  nAl + (6-n)三氯化铝+3n H2O = 3a 12(OH)nCl6-n+1.5nh 2

  反应中铝的溶解、产物的水解和水解产物的聚合以交叉方式进行。液态聚合氯化铝的制备过程如图1所示。

  2实验结果和讨论

  2.1投料比的影响[铝灰量(克)/盐酸(毫升)]

  投料比对产品质量有很大影响。判断聚合氯化铝质量的一个指标是碱度,即聚合氯化铝中氢氧化物和铝的当量百分比,即碱度=[氢氧化物/[铝] &倍;百分之百.当碱度为50 ~ 80时,产品的絮凝效果最好。将不同体积的盐酸分别加入到装有100克铝灰的容器中,在95℃左右反应6-12小时..产品测定表明,随着投料比的增加,液体成品中氧化铝的含量增加,碱度也增加。通过对比实验,投料比选择为3: 1。实验数据如表1所示。

  表1投料比与氧化铝含量和碱度的关系

  2.2加水的效果

  在反应过程中,特别是在反应初期,由于反应剧烈,水分挥发损失大,应及时加水补充。加水过少会导致铝灰结块,反应不完全,加水过多会降低盐酸浓度,反应不利,导致碱度降低。因此,水的添加应该是适当的。通过实验,选择了100毫升、~150毫升水/100克铝灰。

  2.3反应时间的影响

  实验通过根据铝灰∶氯化氢∶水∶3∶1∶3的比例改变反应时间来进行。碱度和氧化铝含量随着反应时间的增加而增加,但当反应时间超过7 h时,碱度变为& lsquo为了保持稳定,需要6-8小时。实验结果如表2所示。

  表2反应时间与基础度的关系

  反应时间//h 1 2 3 4 5 6 7 8

  基数/%25 34 40 46 49 51 53 54

  2.4盐酸浓度的影响

  在其他因素不变的情况下,通过改变盐酸的浓度进行实验。发现随着盐酸浓度的增加,碱度增加,但酸的挥发量也增加。反应过于激烈,造成环境污染和操作困难。综合考虑,选择20%的盐酸(约31%的工业盐酸稀释至20%)。

  2.5溶液基础度的调整

  聚合氯化铝产品中的氧化铝和碱度必须符合标准。为此,经常加入少量碱性物质来调节上述指标,使液态聚合氯化铝中的氧化铝含量大于10%,碱度为45-70。碱的用量由以下公式确定:

  g = k1k 0(A/100)P(B&;b)/100n

  配方中g-碱的用量为公斤;

  k0 & mdash& mdash实际碱消耗量与理论碱消耗量之比一般为1.05;

  k1 & mdash& mdash碱与氧化铝的当量比;

  A & mdash& mdash调节溶液中氧化铝含量,%;

  B&·姆达什;& mdash成品溶液的碱度,%;

  P & mdash& mdash待调整溶液的重量,kg;

  b & mdash& mdash调节溶液的碱度,%;

  n & mdash& mdash碱的有效含量系数。

  加入30%碳酸钠调节碱度,得到氧化铝含量大于10%,酸碱度为3.5-5.0,碱度为50-65%的液体产品。

  结论

  a)通过实验,确定了以铝灰为原料酸溶一步法制备聚合氯化铝的工艺条件。

  b)该工艺具有流程短、生产设备简单、成本低等特点,以工业废渣铝灰为原料生产聚合氯化铝对环境治理具有重要意义。

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