利用高铝粉煤灰制备聚合氯化铝的实验研究

本论文对利用华北某热电厂的高铝粉煤灰（以下简称高铝粉煤灰）制备聚合氯化铝（PAC）进行了实验研究,确定了利用高铝粉煤灰制备PAC的工艺技术路线,对制备过程中的主要化学反应的原理进行了研究。 本项研究的高铝粉煤灰的主要成分是SiO2（48.70wB%）和Al2O3（40.37wB%）;莫来石（Al6Si2O13）晶相和铝硅酸盐玻璃相是高铝粉煤灰的主要物相;铝元素主要以铝硅酸盐玻璃体和参与莫来石晶格结构的形式存在。 研究采用以Na2CO3为配料的固相热分解反应的方法,使高铝粉煤灰中的莫来石和铝硅酸盐玻璃相转变成霞石（NaAlSiO4）。霞石溶于HCl溶液,会被分解生成AlCl3溶液和偏硅酸胶体沉淀,从而使高铝粉煤灰中的主要组分SiO2和Al2O3得以分离。 对高铝粉煤灰与Na2CO3的固相热分解反应的实验研究表明:当Na2CO3过量时,过量的Na2CO3会与生成的霞石发生反应,生成碱性霞石（Na2O）0.33NaAlSiO4;通过实验确定了Na2CO3的最佳用量为:高铝粉煤灰: Na2CO3=1.8:1（质量比）,反应的最佳温度和时间分别为850℃和90min。 对霞石的酸浸反应的热力学研究表明:在室温条件下,影响反应进行的主要因素是HCl的用量;通过实验确定了100g高铝粉煤灰需要体积比为80%的浓HCl溶液1.6L,Al2O3的提取率可达97.63wB%。 论文直接利用酸浸反应的滤液来制备浓度为0.2mol/L的PAC。实验确定了制备的最佳条件,在此条件下制备的PAC中Al13的含量为89wB%,并含有少量的硅胶（以SiO2计:0.93wB%）和Fe（OH）3胶体（以Fe2O3计:0.28wB%）。 研究还对制备的PAC样品与目前常用的7种絮凝剂的水处理效果进行了对比实验。结果表明,利用高铝粉煤灰制备的PAC的水处理效果最好,甚至优于用纯化学试剂制备的相同浓度的PAC产品。分析其絮凝机理,是实验制备的样品中存在的硅胶和Fe（OH）3胶体,起到了助凝剂的作用,使其水处理效能得到了加强。