含鋁尾液生產液體聚合氯化鋁的研究及工業應用

摘 """""要："本文主要介紹貴鑫環保利用廢催化劑綜合利用過程中產生的副產物含鋁尾液研制出液體聚合氯化鋁，用于污水處理裝置。該劑工藝使附加值低的含鋁尾液得到有效利用，產品質量穩定，產品達到國家標準，且制備工藝可靠，生產成本低。經過小試及工業放大對工業含油污水樣品進行凈水效果評價試驗實驗，結果表明凈化水含磷量和氨氮等參數以及外觀均滿足了工業污水的凈化要求，小試與工業產品污水凈化效果均等同或高于參比劑，應用前景好。

關 "鍵 "詞：含鋁尾液；液體聚合氯化鋁；絮凝；凈水劑；工業化

中圖分類號：TQ085+.41 """""文獻標識志碼：A """"文章編號：1004-0935（20202024）0×10-1598-04

聚合氯化鋁，簡稱聚鋁（PAC），為無機高分子水處理藥劑。其類型分為飲用水用和工業水用2種，分別執行不同的相關標準，外觀形態分為液體和固體2種。由于原料所含成分不同，外觀顏色有差異性，應用效果也有差異性^[1-2]。目前市面上使用的聚合氯化鋁大部分為固體，外觀、顆粒度、形態各異，使用效果也存在差異，添加量大，效果欠佳。鐵嶺貴鑫科技股份有限公司（以下簡稱“貴鑫環?！保┙涍^深入研究，利用廢催化劑含鋁尾液開發了新型聚鋁產品，同時進行了工業化應用并取得了成功，應用于中國石油撫順石化分公司某污水處理廠，較原用的聚鋁提高了水處理能力，絮凝效果好^[3-6]。該產品使廢催化劑副產物得到有效利用，替代傳統的鋁鐵鹽混凝劑，可明顯提高水處理凈化效能，降低處理成本，改善出水水質，節約了資源，提高了產品的附加值，贏得了客戶的好評^[7-9]。

1 "試 驗實驗部分

貴鑫環保在自有的研發中心對利用“70%含鋁尾液∶30%氧化鋁粉+鹽酸+調節鹽基度+壓濾”工藝進行液體聚合氯化鋁的研究開發。經過小試工藝條件篩選以及工業放大試生產，利用含鋁尾液配入少量氧化鋁粉與鹽酸在一定的溫度、壓力等條件下進行反應、過濾，再加入鋁酸鈣粉調節鹽基度得到符合國標要求的液體聚合氯化鋁。取中國石油天然氣總公司撫順石化分公司某生產分廠生產含油污水樣，使用項目工業試生產產品進行凈化水試驗實驗后，在該廠實現了工業化應用，凈化效果完全滿足了客戶凈化水的排放需求。

1.1 "小試及中試試驗實驗

1.1.1 "原料來源及性質

原料為貴鑫環保廢鉑貴金屬催化劑在溶解、浸出、過濾、置換、再過濾、精煉等過程中產生的酸性尾液，該尾液中主要成分為酸性微量鋁。尾液主要物化性質見下表1。

由表1可以看出，尾液為酸性，且鋁含量較高，是生產聚合氯化鋁凈水劑的優質原料。

1.1.2 "試驗實驗所用試劑及儀器器皿

試驗實驗在研發中心實驗室進行。

主要原料：含鋁尾液、氧化鋁粉。

輔助原料：鹽酸（質量分數23%）、鋁酸鈣粉。

試驗儀器、器皿：電爐、天平、攪拌器、抽濾裝置、恒溫水浴鍋、燒杯。

1.1.3""試驗實驗過程及工藝條件

1.1.3.1 "工藝流程

1）聚合反應。在1"000"mL燒杯中依次加入含鋁尾液、鹽酸，將裝有混合液的燒杯中放入攪拌裝置，并用恒溫水浴控制反應溫度至90"℃時，在燒杯中緩慢加入氧化鋁粉，然后保持燒杯中反應液恒溫85～100"℃，攪拌反應6～8"h；反應結束靜置8"h以上；再將反應液轉入抽濾裝置進行真空負壓過濾，控制過濾溫度80"℃左右，約2～3"h過濾結束，過濾后靜置，得到一次反應產物。

2）調節鹽基度反應。在500"mL燒杯中加入一次反應液，再將燒杯中放入攪拌裝置，并用恒溫水浴控制反應溫度至90"℃時，緩慢加入鋁酸鈣粉。保持燒杯中反應液溫度90～95"℃下，攪拌反應1"h后，再將反應液轉入抽濾裝置進行真空負壓過濾，控制過濾溫度80"℃，得到液體聚合氯化鋁產品。

1.1.3.2 "工藝條件

工藝條件見下表2：。

1.2 "試驗實驗結果

根據以上條件進行試驗實驗，結果如表3所示。

由表3可以看出，所得聚合氯化鋁鹽基度為40.3%，其他指標也滿足要求。

2 "工業放大生產

通過在實驗室小試樣品的合成試驗實驗，篩選出最佳反應條件，在此條件下在研發中心中試裝置上進行放大批量生產。

2.1 "工業試生產工藝過程簡述

開啟尾氣處理系統：首先將一級水洗塔、二級水洗塔加水至60%液位，三級堿洗塔加氫氧化鈉溶液至60%液位，再開啟各塔的循環噴淋泵和引風機。當一級水洗塔和二級水洗塔的氯化氫質量分數分別達到5%和3%時更換洗滌液；當堿洗塔的 pH 達到9時，更換新的氫氧化鈉溶液，確保尾氣達標排放。

配料：開啟反應釜進水閥，向反應釜注入定量水，將鹽酸溶液加到一次反應釜中，最終配制成20%～23%鹽酸溶液，再將計量好的含鋁尾液與氧化鋁粉緩慢、多次投加反應釜中。

聚合反應：通入蒸汽加熱，并開啟攪拌，緩慢升溫，待反應釜物料溫度達到90"℃時，關閉蒸汽閥門，利用反應放出的熱量使溫度升至95"℃，恒溫反應7 h，得到半成品。

聚合壓濾：反應釜緩慢降溫至80"℃，開啟壓濾泵進行壓濾，壓濾后再通入水對濾餅進行反復洗滌，測定pH小于3時，停止洗滌，將濾液轉入調配反應釜，收集濾渣。

調配反應：通入蒸汽給調配反應釜加熱，同時開啟攪拌，待溫度達到85"℃后，向二次反應釜中緩慢投入計算好數量的鋁酸鈣粉，待反應溫度達到95"℃時，開始恒溫，反應1 h后將物料轉入中間罐，后轉入壓濾機進行真空壓濾，濾液為聚合氯化鋁，進入儲罐，剩余濾渣為硅酸鈣、鋁酸鈣等。

2.2 "工業放大生產過程原則流程方框圖

工業放大生產原則流程方框圖如下圖1所示。

2.3 "工業放大試生產產品性質

工業放大生產共投料3批，所得產品鋁質量分數11%左右，加入鋁酸鈣與溶液比例為1∶8，調節后鹽基度為48%左右，與小試結果完全吻合。產品外觀為微黃透明液體，為了提高水凈化的使用效果加入三氯化鐵進行調節。

3 "工業污水凈化應用

選取撫順石化分公司某煉油裝置污水和某城市生活污水使用工業放大產品聚合氯化鋁進行應用試驗實驗，凈化效果達到了預期要求。

3.1 "污水水樣指標

某煉廠含油污水水樣指標如表4所示。該煉廠含油污水中油類污染物質除重焦油的相對密度為1.1以上外，其余的相對密度都小于1。油類物質在廢水中通常以3種狀態存在：浮上油，油滴粒徑大于100"μm，易于從廢水中分離出來；分散油，油滴粒徑為10～100"μm，懸浮于水中；乳化油，油滴粒徑小于10"μm，不易從廢水中分離出來。

3.2 "污水凈化試驗實驗結果與討論

在撫順石化公司某生產分廠含油污水水樣中，分別加入藥劑1^#（實驗室小試）和藥劑2^#（工業放大）對污水進行凈化，并和參比劑進行對比，結果見表5。由表5可以看出，在相同的原水體積、藥劑加入量和停留時間下，小試樣品和工業放大樣品除磷率均大于62%，在水中絮凝沉降時間為10"min左右；而參比劑除磷率在55.6%，在水中絮凝沉降時間約30"min，絮凝時間較長。

3.3 "污水凈化前后對比

污水凈化前后對比情況如圖2所示。

由圖2可以看出，含油污水棕色渾濁，投加聚合氯化鋁處理后，水中分散的油滴迅速抱團絮凝并沉降下來，水質變清澈透亮。

3.4""聚合氯化鋁（液體）國家標準

國家標準《生活飲用水用液體聚合氯化鋁》（GB"15892—2009）對聚合氯化鋁的要求較高，鹽基度不能小于40%，最大可達到90%，并且不溶物必須小于0.2%。

4 "結 論（結束語）

1）利用含鋁尾液，在反應溫度85～95"℃、反應時間5～8"h、抽濾溫度70～85"℃的條件下，得到一次反應濾料，pH=3，鹽基度小于10%。

2）利用含鋁尾液聚合反應后濾液進行調配反應，加入鋁酸鈣粉調節鹽基度，在反應溫度為85～95"℃、反應時間為1"h、抽濾溫度為80"℃的條件下，得到二次反應濾料，pH"=3.5～5.0，含鋁量大于11%，鹽基度大于40%，達到聚合氯化鋁國家標準指標要求。

3）經過工業含油污水對小試及工業放大樣品進行凈水效果評價試驗實驗，評價結果凈化水含磷量和氨氮等參數以及外觀均滿足了工業污水的凈化要求，小試與工業產品污水凈化效果均優于參比劑。

4）對照國家標準，貴鑫環保自主研究開發生產液體聚合氯化鋁產品完全達到了國家標準要求。

5）聚合氯化鋁生產過程成本低，工藝流程短，操作條件緩和，項目完全可實施工業規?；a。

6）該項目利用企業自產的含鋁尾液、氫氧化鋁生產液體聚合氯化鋁，為危廢回收產品的深度再利用，生產的凈水劑安全性高，產品適用范圍廣，可用于工業用水、生活污水和工業污水處理等領域。

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Research of Producing Liquid Polyaluminum"Chloride from Aluminum-Containing Tail Liquid and Its Industrial ApplicationResearch on the Production of Liquid Polyaluminum Chloride with typical aluminum containing tail liquid and the leaching of waste platinum containing

YU Yan¹"""Yan¹， ZHU Jun¹""Jun¹， LI Yun¹""Yun¹， CHEN Jie"jing¹""jing¹， CAO Xu²

（1.Tieling Guixin Environmental Protection Technology Co.，"Ltd.，"Tieling Liaoning 112000，"China;；

2. Liaoning Provincial Environmental Protection Group Weijie Fujie Ecological Environment Co.，"Ltd.，"Shenyang Liaoning 110000，"Chian）

Abstract：""The development of liquid polyaluminum"chloride for sewage treatment plant by using aluminum-containing tail liquid"as"a by-product produced in the process of comprehensive utilization of waste catalyst"was introduced.This paper mainly introduces The development of liquid polymer aluminum chloride， the by-product produced in the process of waste catalyst， which is used in sewage treatment device."The process can effectively utilize the aluminum-containing tail liquid with low added value， and the product quality is stable， reaching the national standard， and the preparation process is reliable and the production cost is low."After small-scale test and industrial scale-up， the water purification effect of industrial oily sewage samples was evaluated. The results showed that the parameters and appearance of the purified water met the purification requirements of industrial sewage， and the sewage purification effect of small-scale test and industrial products was equal to or higher than that of reference agent， which had a good application prospectThis agent makes the low-added aluminum-containing tail liquid effectively used， the quality is stable， the product reaches the national standard， and the preparation process is reliable， and the production cost is low. After a small test and industrial amplification of industrial oily sewage samples for water purification effect evaluation test， the results show that the purification water phosphorus content and ammonia nitrogen and other parameters and appearance meet the purification requirements of industrial sewage， small test and industrial products sewage purification effect is equal or higher than the reference agent， the application prospect is good.

Key words：""Aluminum-containing tail liquid; Liquid polyaluminum"chloride; Flocculation; Water purification agent; Industrial