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聚合氯化铝的电化学合成研究

发布时间:2020-06-11     浏览次数:

聚合氯化铝的絮凝作用主要是由于其中的有效成分,一种被称为Al13的羟基铝聚合态Al3O4(OH)247+或Alb的作用,它实际上是一定控制条件下,铝离子的水解→聚合→沉淀过程的动力学中间产物。因此,采取有效途径获得高含量Al13聚合形态往往是聚合氯化铝研究与制备的主要目标。

工业污水用聚合氯化铝

目前工业化生产聚合铝的方法主要有:以铝或含铝矿物(包括铝灰、粘土矿或煤矸石提炼出的三氧化二铝等)为原料,及以铝酸钠或氢氧化铝为原料的化学酸溶法,以三氯化铝为原料的中和法,电渗析法和热分解法等。这些方法的主要缺点是生产过程不易控制,因而产品质量不够稳定,碱化度一般在1.2~1.5之间,主要有效絮濒成分Alb (Al13聚合态)含量较低。同时,人们也对聚合氯化铝的电化学合成进行了一定程度和范围的研究与实践,但是,这些研究仍然没有突破传统絮凝剂的概念和实质,因而不能有力推动絮凝剂的电化学合成技术的研究和进展。

本文将以新的絮凝观为基础,研究通过控制较佳的电量和化学参数,找到具有高碱化度和高Al13聚合形态含量的聚合氯化铝的电解合成方法,探讨影响有效铝聚合形态生成的电化学和溶液化学条件,并将对电解制备的聚合氯化铝产品的絮凝效能进行评价。

一、聚合氯化铝的电合成原理

在含有一定量电解液(如氯化铝溶液)和至少一个金属阳极(如金属铝)的电化学反应器中通以直流电,即可能发生电化学反应;也可能发生析出氧气或氯气的副反应。

在阳极,只要控制其电位在氧气的析出电位以下,就不可能析出氧气或氯气;在阴极只要使其电位保持一定,便总是氢气析出。所以,在特定电化学反应器中,当控制一定条件使铝阳极逐渐溶解,氢气逐渐析出,从而创造有利于反应进行的条件。因此,适当控制电解过程的溶液和电化学条件,即可控制铝溶出和OH-生成速度,进而控制铝离子的水解→聚合→沉淀过程。使其较大限度的停留在Al13(Alb)阶段,获得高质量聚合氯化铝产品。

二、聚合氯化铝的电解制备方法

1、电化学反应器特性

聚合氯化铝合成的电化学反应器箱式有机玻璃槽,电源采用GCA12-16A型硅整流稳压电源。阳极为100×120×1mm含量为99%的金属铝板,阴极为100×120×1mm的铁板。以分析纯AlCl3.6H2O溶液为电解液。为增加溶液传质、减少浓差极化,电解时采用78-1A型强磁力搅拌器搅拌。此反应器电极间距小,结构简单,空间利用率高,使用方便。

2、制备及分析方法

在电化学反应器中,选取一定浓度,一定体积的AlCl3水溶液,取电极间距1.5cm,极板液面下面积为100×100mm2,根据该条件下的极化曲线,确定合理的电流密度。欲在设计时间内制备期望碱化度的聚合氯化铝,可计算出通过电解槽的电流强度及电解时间。在搅拌状态下,按确定的电化学参数进行电解制备。以酸度计监测pH值变化。

三、结论

在所研究的制备条件下,电解生成聚合氯化铝产物中Alb含量可高达70%~80%,碱化度B=2.4。与同类产品相比,电解制备的聚合氯化铝絮凝效能优异,对水中悬浮物和腐殖质具有良好的去除效果。目前,有关电解制备聚合氯化铝絮凝剂的机理和作用过程,正在进一步研究中。

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