某供水公司由于原水獨度高、堿度大，需大量使用聚合氯化鋁、硫酸鋁等凈水劑產(chǎn)品(凈水劑投加量可達(dá)到400mg/L)才能達(dá)到較好的水處理效果。為了降低中引水廠水處理成本，供水凈水劑開發(fā)研究中心使用多種水處理劑品種(如聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等)進(jìn)行了室內(nèi)試驗，發(fā)現(xiàn)復(fù)合聚氯化鋁鐵試驗效果較理想，并且在中引水廠實際應(yīng)用中取得了良好的效果。
1.制備原理
氫氧化鋁粉和高純磁鐵粉在配比適f的鹽酸溶液中經(jīng)化學(xué)反應(yīng)和水解聚合反應(yīng)，生成多羥基聚氯化鋁鐵。
在反應(yīng)過程中，體系酸度下降，pH值增高，引起AL3+和Fe3+發(fā)生水解聚合反應(yīng)，經(jīng)羥基橋聯(lián)生成橋式多核羥基絡(luò)合離子混合物，即形成多級多羥基絡(luò)合物聚電解質(zhì)。
上述反應(yīng)可采用加溫加壓的反應(yīng)方式或常壓加溫的反應(yīng)方式進(jìn)行。若要獲得較高鹽基度的產(chǎn)品， 可以在浸出反應(yīng)完成后，進(jìn)行一步調(diào)整反應(yīng)，進(jìn)一步促進(jìn)AL3+和Fe3+二次水解，得到高鹽基度產(chǎn)品。
2.實驗室試驗
將氫氧化鋁粉、高效磁鐵粉、水及鹽酸按比例加人燒杯中或四頸瓶中，啟動攪拌器，然后用溫度計控制溫度，使反應(yīng)液保持在恒佛狀態(tài)。
利用氫氧化鋁粉和高純磁鐵粉與鹽酸反應(yīng)的生產(chǎn)工藝，在常壓下是可以進(jìn)行的，而且其反應(yīng)產(chǎn)物也可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。但在實際生產(chǎn)過程中，必須有非常有效的尾氣吸收回用裝置。建議不要使用敞口反應(yīng)器，尤其是在凈水劑廠周圈環(huán)境要求較高的情況下。
2.1溫度與 時間對產(chǎn)品指標(biāo)的影響
反應(yīng)溫度對反應(yīng)速度影響極大，在常壓反應(yīng)條件下可以看到，原料在80℃以下，反應(yīng)幾乎不進(jìn)行。但溫度達(dá)到近恒涕點時，反應(yīng)劇烈。從產(chǎn)物分析來看，氧化鋁溲出率在反應(yīng)1.5h后，隨反應(yīng)時間的增長，變化不大，此時，固體原料的利用率在85%~ 90 %之間。
2.2原料配比對產(chǎn) 品指標(biāo)影響
總鋁鐵與鹽酸之間最佳配比的選擇:在考慮原料配比時，首先是鋁鐵的總有效成份不能使產(chǎn)品有效含量低于10%，其次鹽酸的投加量不能過高，它直接影響產(chǎn)品的鹽酸基度和pH值及粘度。原料與鹽酸比值小時，原料反應(yīng)程度大,漫出率高，產(chǎn)品的鹽基度低;其比值大時，則反應(yīng)程度低，原料浸出率低，相對鹽基度較高。
有效成份鋁鐵含的比例選擇:復(fù)合氯化鐵鋁中有效成份為Al3+和Fe3+, 當(dāng)混凝劑投人水中時，Al和Fe同時水解生成絮凝體，對水中帶負(fù).電的膠體進(jìn)行吸附沉淀。產(chǎn)品絮凝效果只有在藥中有效成份協(xié)同之比較好時，才產(chǎn)生最佳效果。因此，只有調(diào)整產(chǎn)品有效成份的比例，才能更好的適應(yīng)不同的水質(zhì)要求。為此對產(chǎn)品進(jìn)行了實驗室混凝試驗。結(jié)果表明，對于中引水廠，當(dāng)聚氯化鋁鐵中鐵鋁摩爾比在2: 1時，效果最好。
3.半生產(chǎn)性試驗
半生產(chǎn)性試驗?zāi)康氖窃趯嶒炇业幕A(chǔ)上探討工藝條件的合理性及復(fù)合氯化鋁鐵大規(guī)模生產(chǎn)的可能性，并且通過此階段的試驗，為生產(chǎn)工藝提供設(shè)計工藝流程及運行管理參數(shù)。
3.1試驗條件
依據(jù)實驗室反應(yīng)獲得的技術(shù)操作條件，考慮到投入正式生產(chǎn)過程中，不增加大量設(shè)備，且有利于生產(chǎn)控制的前提下，采用50L反應(yīng)釜進(jìn)行半生產(chǎn)性試驗，原料采用氫氧化鋁粉(凈水劑庫存)、高效磁鐵(新購進(jìn))、工業(yè)鹽酸(凈水劑庫存)。試驗溫度為120℃，反應(yīng)時間為2h。
3.2 操作程序
從加料口加人計量的水，然后啟動攪拌漿，加人氫氧化鋁粉、高純磁鐵粉，再加人鹽酸，關(guān)閉投 料口,使用電加熱加熱夾套導(dǎo)熱油，待反應(yīng)釜溫度達(dá)到120℃時，開始計時;待反應(yīng)時間到2h，停止加熱;待溫度降至40℃以下時放料。
4.生產(chǎn)性試驗
4.1試驗條件
在實驗室半生產(chǎn)性試驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行，目的是得到生產(chǎn)工藝流程運行參數(shù)及管理辦法。 試驗所用原料為:氫氧化鋁粉(凈水劑廠庫存)、高純磁鐵粉(新購進(jìn))、 鹽酸(凈水劑廠庫存)。 試驗控制的主要條件:在一定的溫度下和壓力下，控制反應(yīng)時間。設(shè)備采用凈水劑廠已停用的5000L反應(yīng)釜及投料系統(tǒng)裝置。
4.2操作程序
將鹽酸從酸庫打人酸計量罐，水加人計量罐，然后開啟攪拌漿。從投料口加入已計量過的氫氧化鋁粉和高純磁鐵粉，混合均勻后，用泵打人反應(yīng)釜，然后關(guān)閉釜上進(jìn)料閥門和排空閥門，打開蒸汽閥門，向夾套內(nèi)通人蒸汽加熱，待溫度至120℃，釜壓達(dá)到0. 2MPa時開始記時，并保持反應(yīng)壓力。為保證鹽酸量及反應(yīng)程度，應(yīng)少量調(diào)整蒸汽量，而少排空，保持反應(yīng)1. 5h。反應(yīng)結(jié)束后，先停蒸汽,降溫，然后取樣化驗。
5.引水廠生產(chǎn)性投加試驗
5.1 藥品配制與投加.
為了進(jìn)一步驗證本研兗項目的聚氯化鋁鐵性能，在凈水劑廠利用本文所介紹的生產(chǎn)裝置生產(chǎn)了幾十噸藥劑，在中引水廠有關(guān)部門的配合下進(jìn)行了生產(chǎn)性投加試驗。 投加試驗使用中引水廠兩套沉淀池進(jìn)行，配藥使用5#和6#藥池，配藥池有效深度為2.4m,對比一套沉淀池投加復(fù)合鐵鋁的情況, .試驗藥品配制為5#池按1:6配制，6#他按1:5配制，進(jìn)行投加試驗，直到藥品使用完為止，大約在6h的時間內(nèi)效果保持穩(wěn)定。
5.2 結(jié)果估算
按1 : 5配制的藥劑，當(dāng)投加量為2900L/h時，相當(dāng)于產(chǎn)品投加量為483. 33kg/h;,按供水量5800m'/h計算，相當(dāng)于每千噸水投加藥劑83.3kg
按1 : 6配制的藥劑，當(dāng)投加量為2800L/h時，相當(dāng)于產(chǎn)品投加量為400kg/h， 按供水量 5800ml/h計算時，相當(dāng)于每千噸水投加藥劑69kg. 從投加試驗結(jié)果看，該聚氯化鋁鐵完全可以達(dá)到實用要求，且投加效果明顯。
采用礦粉原料及鹽酸生產(chǎn)適合于引水廠使用的復(fù)合氯化鋁鐵，經(jīng)過近-年的努力研制成功，并投人生產(chǎn)試驗。從原料配比、生產(chǎn)工藝及主要技術(shù)參數(shù)的方面進(jìn)行多次試驗，研制出一套合理配比的生產(chǎn)工藝參數(shù)。試驗表明，這套生產(chǎn)工藝參數(shù)能夠適用于凈水劑現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，在工藝流程中不用作大的改動，臧少了固定資產(chǎn)的投人，而且操作合理，反應(yīng)時間大大縮短，原材料利用率高，非常有利于實際生產(chǎn)，產(chǎn)晶性能穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)合理，應(yīng)用效果達(dá)到甚至超過國內(nèi)同類產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益明顯。