CN107445185A - 一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法 - Google Patents
一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107445185A CN107445185A CN201710909291.XA CN201710909291A CN107445185A CN 107445185 A CN107445185 A CN 107445185A CN 201710909291 A CN201710909291 A CN 201710909291A CN 107445185 A CN107445185 A CN 107445185A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flyash
- acid
- coal ash
- aluminium polychloride
- aluminium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 95
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 47
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 30
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims abstract description 24
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 21
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 20
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 18
- 229910021502 aluminium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 230000007420 reactivation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 11
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 31
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 30
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 18
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 15
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 15
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 claims description 14
- 238000001994 activation Methods 0.000 claims description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 13
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 12
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 11
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 4
- 229910000329 aluminium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 159000000013 aluminium salts Chemical class 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 6
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 5
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 sulfuric acid Aluminium salt Chemical class 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910002796 Si–Al Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical compound [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002800 Si–O–Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 239000000686 essence Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052664 nepheline Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010434 nepheline Substances 0.000 description 1
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 238000009938 salting Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/48—Halides, with or without other cations besides aluminium
- C01F7/56—Chlorides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明属于絮凝剂生产技术领域，具体涉及一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法。本发明将将粉煤灰研磨、过筛，然后用混合酸超声处理后与NaOH混合，煅烧活化，得到预活化粉煤灰；预活化粉煤灰、复合钠助剂和水混合，进一步微波活化，得到二次活化粉煤灰；二次活化粉煤灰进行酸浸，除杂，得到氢氧化铝；氢氧化铝高温高压酸溶，然后由铝酸钙粉调整盐基度，得到聚合氯化铝。本发明操作简单，成本低，适用于工业化生产。且以粉煤灰为原料，变废为宝，降低了生产成本，避免了粉煤灰固体的废弃对环境的污染。
Description
技术领域
本发明属于絮凝剂生产技术领域，具体涉及一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法。
背景技术
我国是个产煤大国，煤炭是电力生产基本燃料。粉煤灰是从粉煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固形物之一，含有丰富的SiO2(质量分数为23.1％～62.4％)，Al2O3(质量分数为17.8％～30％)和Fe2O3(质量分数为2.0％～7.1％)等氧化物，可作为提取Al2O3和SiO2等的重要原料。我国每年粉煤灰排放量大且增长迅速，除少部分粉煤灰被应用于建筑材料、制备吸附剂以及农业方面外，大部分粉煤灰暂时堆放处置，不仅占用大量的耕地，还因扬尘、淋溶等污染大气、水体和土壤等，造成非常严重的生态破坏，污染环境，已成为我国排放量最大的固体废弃物之一。加大粉煤灰的资源化利用率是解决粉煤灰堆存污染的根本途径。
聚合氯化铝(Polyaluminium Chloride)，简称PAC，是20世纪60年代末发展起来的一种介于氯化铝和氢氧化铝两种物质之间的水溶性无机高分子絮凝剂，具有优越的净水性能，是应用最广泛的无机絮凝剂之一，聚合氯化铝具有絮凝体，近年来广泛运用于生活饮用水净化，工业废水处理如印染废水、造纸制浆废水、啤酒厂废水等，效果显著。
粉煤灰中含有合成聚合氯化铝所需要的大量Al源，而且价格低廉，从理论上讲可以作为制备聚合氯化铝的理想原料。早期聚合氯化铝主要采用铝加工的下脚料或铝土矿物为原料制得，60年代日本率先利用洗煤和选煤排出的煤矸石为原料制备聚合氯化铝，80年代Buffle利用粉煤灰合成聚合氯化铝，并用于废水治理领域。国内外学者对粉煤灰制备聚合氯化铝进行了大量的研究工作，取得一定的成果，但由于粉煤灰活性低，Si-O-Al键结合牢固，一般的活化方法不能将Al全部溶出，即使全部溶出，但由于制备工艺较为复杂，难于操作，再加上合成的聚合氯化铝杂质含量较多，限制了其工业化应用。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，包含如下步骤：
(1)将粉煤灰研磨、过筛，然后用混合酸30～50℃超声处理5～10min，固液分离，洗涤至中性，干燥，得到酸处理后的粉煤灰；
(2)将步骤(1)中酸处理后的粉煤灰与NaOH混合，400～500℃煅烧活化30min～1h，粉碎、过筛，得到预活化粉煤灰；
(3)将步骤(2)制得的预活化粉煤灰、复合钠助剂和水混合，600～800W微波活化15～30min，干燥、粉碎、过筛，得到二次活化粉煤灰；
(4)将步骤(3)制得的二次活化粉煤灰进行酸浸，固液分离，得到铝盐溶液；调节铝盐溶液pH值不小于12，固液分离；调整溶液pH值为5～8，抽滤，得到氢氧化铝；
(5)将步骤(4)制得的氢氧化铝高温高压酸溶，然后由铝酸钙粉调整盐基度，得到聚合氯化铝；
步骤(1)中所述的混合酸优选为盐酸和硝酸的混合物，其中，盐酸和硝酸的质量比为(1～3):1，混合酸氢离子浓度优选为0.5～1mol/L；
步骤(1)中所述的超声的功率优选为500～600W；
步骤(2)中所述的酸处理后的粉煤灰与NaOH的质量比优选为1：(1～1.5)；
步骤(3)中所述的复合钠助剂优选为碳酸钠、氯化钠和硫酸钠的混合物；
所述的碳酸钠、氯化钠和硫酸钠的质量比优选为5:(1～3):1；
步骤(3)中所述的预活化粉煤灰、复合钠助剂和水的质量比优选为1：1：(2～4)；
步骤(4)中所述的酸浸的试剂优选为pH为1～2的混合酸；
所述的混合酸为盐酸和硫酸的混合物；
所述的盐酸和硫酸的质量比优选为(1～3):1；
步骤(4)中所述的二次活化粉煤灰与酸浸的试剂的固液比优选为1：(3～6)；
步骤(4)中所述的酸浸的温度优选为90～110℃；酸浸的时间优选为1～2h；
步骤(5)中所述的高温高压酸溶的酸溶剂优选为盐酸；
所述的盐酸的质量分数优选为20～25％；
步骤(5)中所述的高温高压酸溶的条件优选为温度110～140℃，压力0.2～0.4MPa，反应时间2.5～4h；
本发明的原理：
本发明采用超声和混合酸对粉煤灰进行表面改性，其中，超声处理可以快速对粉煤灰产生机械破碎作用，从而粉煤灰内部断裂面增多孔道增加，堵塞孔隙杂质剔除，其空化作用对于混合酸处理起辅助作用，在超声条件下，混合酸进一步对粉煤灰进行改性和活化，经混合酸和超声处理后的粉煤灰，表面变粗糙，形成凹槽和孔洞，挥发性成分得到去除，部分Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+等杂质离子得到有效去除。酸处理后的粉煤灰与钠助剂NaOH混合，再不超过500℃的条件下进行煅烧预活化，氧化铝浸出率达到50％以上，进一步与复合钠助剂混合进行微波强化活化，氧化铝浸出率达到95％以上，两种活化方式有机结合，大大提高氧化铝浸出率，且耗时短、成本低。此外，碳酸钠、氯化钠和硫酸钠组成的复合钠助剂，具有显著的协调促进作用，且，烧结过程中形成的霞石在酸浸过程中，与盐酸和硫酸分别反应得到铝盐、硅胶沉淀、硫酸钠和氯化钠，硅胶沉淀通过固液分离去除难溶于酸的活性氧化硅；进一步调节溶液pH值不小于12，固液分离，去除剩余Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+等杂质离子，再次调整溶液pH值为5～8，抽滤，得到氢氧化铝，滤液为硫酸钠和氯化钠，可进一步用于钠助剂活化粉煤灰。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明采用混酸超声处理粉煤灰，可有效去除粉煤灰挥发性成分和大部分Fe3 +、Fe2+、Mg2+、Ca2+等杂质离子，并对粉煤灰进行初步改性和活化。
(2)本发明将煅烧活化和微波活化有机结合，可使粉煤灰中SiO2、Al2O3等物质活性显著增加，促使Si-Al键的断裂，加快了Al2O3的浸出速度，氧化铝浸出率达到95％以上。
(3)本发明采用复合钠助剂对粉煤灰进行微波活化，具有显著的协调促进作用，可显著提高粉煤灰反应活性，且硫酸钠和氯化钠可循环使用。
(4)本发明操作简单，成本低，适用于工业化生产。
(5)本发明以粉煤灰为原料，变废为宝，降低了生产成本，避免了粉煤灰固体的废弃对环境的污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所述粉煤灰购自广东某电厂；
实施例1
一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，包含如下步骤：
(1)将粉煤灰研磨、过筛，然后用混合酸40℃超声处理8min(功率为580W)，固液分离，洗涤至中性，干燥，得到酸处理后的粉煤灰；其中，混合酸为盐酸和硝酸的混合物，盐酸和硝酸的质量比为2:1，氢离子浓度为0.81mol/L；
(2)将步骤(1)中酸处理后的粉煤灰与NaOH按照质量比1：1.2混合，450℃煅烧活化45min，粉碎、过筛，得到预活化粉煤灰；
(3)将步骤(2)制得的预活化粉煤灰、复合钠助剂(碳酸钠、氯化钠和硫酸钠的混合物，质量比5:2:1)和水混合，640W微波活化25min，干燥、粉碎、过筛，得到二次活化粉煤灰；其中，预活化粉煤灰、复合钠助剂和水的质量比为1：1：3；
(4)将步骤(3)制得的二次活化粉煤灰在pH为1.5的混合酸(盐酸和硫酸的混合物，质量比2:1)中106℃酸浸1.5h，固液分离，得到铝盐溶液；调节铝盐溶液pH值为12，固液分离；调整溶液pH值为7，抽滤，得到氢氧化铝，滤液干燥，得到硫酸钠和氯化钠的混合物，可作为助剂用于粉煤灰活化；其中，二次活化粉煤灰与混合酸的固液比为1：4；
(5)将步骤(4)制得的氢氧化铝与质量分数为23％的盐酸混合，进行高温高压酸溶，然后由铝酸钙粉调整盐基度，得到聚合氯化铝；其中，高温高压酸溶的条件为温度130℃，压力0.3MPa，反应时间3h。
实施例2
一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，包含如下步骤：
(1)将粉煤灰研磨、过筛，然后用混合酸30℃超声处理10min(功率为500W)，固液分离，洗涤至中性，干燥，得到酸处理后的粉煤灰；其中，混合酸为盐酸和硝酸的混合物，盐酸和硝酸的质量比为3:1，氢离子浓度为1mol/L；
(2)将步骤(1)中酸处理后的粉煤灰与NaOH按照质量比1：1混合，500℃煅烧活化30min，粉碎、过筛，得到预活化粉煤灰；
(3)将步骤(2)制得的预活化粉煤灰、复合钠助剂(碳酸钠、氯化钠和硫酸钠的混合物，质量比5:1:1)和水混合，600W微波活化30min，干燥、粉碎、过筛，得到二次活化粉煤灰；其中，预活化粉煤灰、复合钠助剂和水的质量比为1：1：2；
(4)将步骤(3)制得的二次活化粉煤灰在pH为1的混合酸(盐酸和硫酸的混合物，质量比1:1)中90℃酸浸2h，固液分离，得到铝盐溶液；调节铝盐溶液pH值为13，固液分离；调整溶液pH值为8，抽滤，得到氢氧化铝，滤液干燥，得到硫酸钠和氯化钠的混合物，可作为助剂用于粉煤灰活化；其中，二次活化粉煤灰与混合酸的固液比为1：6；
(5)将步骤(4)制得的氢氧化铝与质量分数为20％的盐酸混合，进行高温高压酸溶，然后由铝酸钙粉调整盐基度，得到聚合氯化铝；其中，高温高压酸溶的条件为温度110℃，压力0.4MPa，反应时间4h。
实施例3
一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，包含如下步骤：
(1)将粉煤灰研磨、过筛，然后用混合酸50℃超声处理5min(功率为600W)，固液分离，洗涤至中性，干燥，得到酸处理后的粉煤灰；其中，混合酸为盐酸和硝酸的混合物，盐酸和硝酸的质量比为1:1，氢离子浓度为0.5mol/L；
(2)将步骤(1)中酸处理后的粉煤灰与NaOH按照质量比1：1.5混合，400℃煅烧活化1h，粉碎、过筛，得到预活化粉煤灰；
(3)将步骤(2)制得的预活化粉煤灰、复合钠助剂(碳酸钠、氯化钠和硫酸钠的混合物，质量比5:3:1)和水混合，800W微波活化15min，干燥、粉碎、过筛，得到二次活化粉煤灰；其中，预活化粉煤灰、复合钠助剂和水的质量比为1：1：4；
(4)将步骤(3)制得的二次活化粉煤灰在pH为2的混合酸(盐酸和硫酸的混合物，质量比3:1)中110℃酸浸1h，固液分离，得到铝盐溶液；调节铝盐溶液pH值为12.5，固液分离；调整溶液pH值为5，抽滤，得到氢氧化铝，滤液干燥，得到硫酸钠和氯化钠的混合物，可作为助剂用于粉煤灰活化；其中，二次活化粉煤灰与混合酸的固液比为1：3；
(5)将步骤(4)制得的氢氧化铝与质量分数为25％的盐酸混合，进行高温高压酸溶，然后由铝酸钙粉调整盐基度，得到聚合氯化铝；其中，高温高压酸溶的条件为温度140℃，压力0.2MPa，反应时间2.5h。
对比实施例1
一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，包含如下步骤：
(1)将粉煤灰研磨、过筛，在pH为1.5的混合酸(盐酸和硫酸的混合物，质量比2:1)中100℃酸浸1.5h，固液分离，得到铝盐溶液；调节铝盐溶液pH值为12，固液分离；调整溶液pH值为7，抽滤，得到氢氧化铝；其中，二次活化粉煤灰与混合酸的固液比为1：4；
(2)将步骤(1)制得的氢氧化铝与质量分数为23％的盐酸混合，进行高温高压酸溶，然后由铝酸钙粉调整盐基度，得到聚合氯化铝；其中，高温高压酸溶的条件为温度130℃，压力0.3MPa，反应时间3h。
对比实施例2
一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，包含如下步骤：
(1)将粉煤灰研磨、过筛，然后与NaOH按照质量比1：1.2混合，450℃煅烧活化2h，粉碎、过筛，得到活化粉煤灰；
(2)将(1)制得的活化粉煤灰在pH为1.5的混合酸(盐酸和硫酸的混合物，质量比2:1)中100℃酸浸1.5h，固液分离，得到铝盐溶液；调节铝盐溶液pH值为12，固液分离；调整溶液pH值为7，抽滤，得到氢氧化铝；其中，活化粉煤灰与混合酸的固液比为1：4；
(3)将步骤(2)制得的氢氧化铝与质量分数为23％的盐酸混合，进行高温高压酸溶，然后由铝酸钙粉调整盐基度，得到聚合氯化铝；其中，高温高压酸溶的条件为温度130℃，压力0.3MPa，反应时间3h。
效果实施例
(1)Al2O3浸出率的分析
采用EDTA法滴定溶液中铝离子的含量，在pH＝4.5～5.0时，EDTA与铝离子络合，PAN为指示剂，用硫酸铜标准滴定溶液回滴过量EDTA溶液的方法分析溶液中铝离子的含量；根据溶液中铝离子子的含量以及粉煤灰原料中Al2O3的含量计算其浸出率。
(2)采用国家标准《水处理剂-聚氯化铝》(GB15892-2003)方法测定Al2O3含量及盐基度。
结果分析：
实施例1～3以及对比实施例1～2中的粉煤灰的主要化学成分如表1所示。
表1 实施例1～3以及对比实施例1～2中的粉煤灰主要化学成分
| 成分 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | TiO2 | K2O | MgO | Na2O | P2O5 |
| 含量(wt％) | 52.1 | 32.4 | 4.7 | 2.89 | 1.73 | 1.85 | 0.41 | 0.37 | 0.26 |
将粉煤灰不进行不经任何处理，直接酸浸，其氧化铝浸出率仅为4.05％(对比实施例2，表2)，所以采用直接酸浸的方式无法获得目的产物。由此说明粉煤灰活性较差，若要采用酸浸的方式提取Al源，还需借助外部手段对粉煤灰进行活化。对比实施例2中虽然采用了钠助剂添加煅烧活化粉煤灰，但是活化效果同样不理想。而本发明采用混合酸超声处理粉煤灰后，将煅烧活化和微波活化有机结合，并辅以复合钠助剂可使粉煤灰中SiO2、Al2O3等物质活性显著增加，促使Si-Al键的断裂，加快了Al2O3的浸出速度，氧化铝浸出率达到95％以上，其中，复合钠助剂具有显著的协调促进作用，可显著提高粉煤灰反应活性，且硫酸钠和氯化钠可循环使用。
表2 实施例1～3粉煤灰活化后氧化铝浸出率结果分析
| 实施例 | 氧化铝浸出率(wt％) |
| 实施例1 | 96.87 |
| 实施例2 | 96.26 |
| 实施例3 | 95.52 |
| 对比实施例1 | 4.05 |
| 对比实施例2 | 45.41 |
此外，经检测，实施例1～3制得的聚合氯化铝具有较高的Al2O3含量和盐基度(见表3)。可用于工业废水的处理，且净化效果显著，COD去除率和色度去除率分别达到85％和82％以上(聚合氯化铝投加量为400mg/L)。
表3 实施例1～3制得的聚合氯化铝Al2O3含量及盐基度结果分析
| 实施例 | 氧化铝含量(wt％) | 盐基度(％) |
| 实施例1 | 29.7 | 73 |
| 实施例2 | 27.3 | 70 |
| 实施例3 | 28.6 | 69 |
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)将粉煤灰研磨、过筛，然后用混合酸30～50℃超声处理5～10min，固液分离，洗涤至中性，干燥，得到酸处理后的粉煤灰；
(2)将步骤(1)中酸处理后的粉煤灰与NaOH混合，400～500℃煅烧活化30min～1h，粉碎、过筛，得到预活化粉煤灰；
(3)将步骤(2)制得的预活化粉煤灰、复合钠助剂和水混合，600～800W微波活化15～30min，干燥、粉碎、过筛，得到二次活化粉煤灰；
(4)将步骤(3)制得的二次活化粉煤灰进行酸浸，固液分离，得到铝盐溶液；调节铝盐溶液pH值不小于12，固液分离；调整溶液pH值为5～8，抽滤，得到氢氧化铝；
(5)将步骤(4)制得的氢氧化铝高温高压酸溶，然后由铝酸钙粉调整盐基度，得到聚合氯化铝。
2.根据权利要求1所述的粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的混合酸为盐酸和硝酸的混合物，其中，盐酸和硝酸的质量比为(1～3):1，混合酸氢离子浓度为0.5～1mol/L。
3.根据权利要求1所述的粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的超声的功率为500～600W。
4.根据权利要求1所述的粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的酸处理后的粉煤灰与NaOH的质量比为1：(1～1.5)。
5.根据权利要求1所述的粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的复合钠助剂为碳酸钠、氯化钠和硫酸钠的混合物；
所述的碳酸钠、氯化钠和硫酸钠的质量比为5:(1～3):1。
6.根据权利要求1所述的粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的预活化粉煤灰、复合钠助剂和水的质量比为1：1：(2～4)。
7.根据权利要求1所述的粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，其特征在于：
步骤(4)中所述的酸浸的试剂为pH为1～2的混合酸；
所述的混合酸为盐酸和硫酸的混合物；
所述的盐酸和硫酸的质量比为(1～3):1。
8.根据权利要求1所述的粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，其特征在于：
步骤(4)中所述的二次活化粉煤灰与酸浸的试剂的固液比为1：(3～6)。
9.根据权利要求1所述的粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，其特征在于：
步骤(4)中所述的酸浸的温度为90～110℃；酸浸的时间为1～2h。
10.根据权利要求1所述的粉煤灰制备聚合氯化铝的方法，其特征在于：
步骤(5)中所述的高温高压酸溶的条件为温度110～140℃，压力0.2～0.4MPa，反应时间2.5～4h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710909291.XA CN107445185A (zh) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710909291.XA CN107445185A (zh) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107445185A true CN107445185A (zh) | 2017-12-08 |
Family
ID=60498654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710909291.XA Pending CN107445185A (zh) | 2017-09-29 | 2017-09-29 | 一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107445185A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108238621A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-07-03 | 洪湖源泰科技有限公司 | 利用生产甲基亚膦酸二乙酯的副产物生产聚合氯化铝的方法 |
| CN108516565A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-09-11 | 中南大学 | 一种利用铝钙粉反应渣制备p型沸石分子筛的方法 |
| CN108893612A (zh) * | 2018-08-06 | 2018-11-27 | 昆明理工大学 | 一种粉煤灰中铝的回收方法 |
| CN111925099A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-11-13 | 北京环球中科水务科技有限公司 | 一种无机高分子污泥调理剂及其制备方法与应用 |
| CN114735732A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-07-12 | 内蒙古工业大学 | 一种高铝粉煤灰制备氧化铝和二氧化硅的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101700491A (zh) * | 2009-11-09 | 2010-05-05 | 中国海洋石油总公司 | 一种粉煤灰的改性方法 |
| CN101784485A (zh) * | 2007-06-08 | 2010-07-21 | 凯米拉·开米公司 | 用于生产聚合铝盐的方法 |
| CN102107878A (zh) * | 2010-11-10 | 2011-06-29 | 内蒙古科技大学 | 碱融-微波法合成粉煤灰沸石的方法 |
| CN102452709A (zh) * | 2010-10-15 | 2012-05-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种粉煤灰复合絮凝剂及其制备方法 |
| CN104892010A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-09-09 | 河北工程大学 | 一种从粉煤灰中提取硅、铝复合耐火材料的方法 |
-
2017
- 2017-09-29 CN CN201710909291.XA patent/CN107445185A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101784485A (zh) * | 2007-06-08 | 2010-07-21 | 凯米拉·开米公司 | 用于生产聚合铝盐的方法 |
| CN101700491A (zh) * | 2009-11-09 | 2010-05-05 | 中国海洋石油总公司 | 一种粉煤灰的改性方法 |
| CN102452709A (zh) * | 2010-10-15 | 2012-05-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种粉煤灰复合絮凝剂及其制备方法 |
| CN102107878A (zh) * | 2010-11-10 | 2011-06-29 | 内蒙古科技大学 | 碱融-微波法合成粉煤灰沸石的方法 |
| CN104892010A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-09-09 | 河北工程大学 | 一种从粉煤灰中提取硅、铝复合耐火材料的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 唐云等: ""燃煤电厂粉煤灰提取氧化铝研究"", 《煤炭学报》 * |
| 白妮等: "粉煤灰制备的聚合氯化铝絮凝剂及其在兰炭废水处理中的应用"", 《硅酸盐通报》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108238621A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-07-03 | 洪湖源泰科技有限公司 | 利用生产甲基亚膦酸二乙酯的副产物生产聚合氯化铝的方法 |
| CN108516565A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-09-11 | 中南大学 | 一种利用铝钙粉反应渣制备p型沸石分子筛的方法 |
| CN108516565B (zh) * | 2018-05-17 | 2021-06-25 | 中南大学 | 一种利用铝钙粉反应渣制备p型沸石分子筛的方法 |
| CN108893612A (zh) * | 2018-08-06 | 2018-11-27 | 昆明理工大学 | 一种粉煤灰中铝的回收方法 |
| CN111925099A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-11-13 | 北京环球中科水务科技有限公司 | 一种无机高分子污泥调理剂及其制备方法与应用 |
| CN111925099B (zh) * | 2020-09-25 | 2021-03-23 | 北京环球中科水务科技有限公司 | 一种无机高分子污泥调理剂及其制备方法与应用 |
| CN114735732A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-07-12 | 内蒙古工业大学 | 一种高铝粉煤灰制备氧化铝和二氧化硅的方法 |
| CN114735732B (zh) * | 2022-05-06 | 2023-10-27 | 内蒙古工业大学 | 一种高铝粉煤灰制备氧化铝和二氧化硅的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107445185A (zh) | 一种粉煤灰制备聚合氯化铝的方法 | |
| CN107628632B (zh) | 一种利用粉煤灰制备絮凝剂聚合氯化铝的方法 | |
| CN105883911B (zh) | 熔盐氯化渣资源化处理方法 | |
| CN107572591A (zh) | 一种聚合氯化铝铁及其制备方法与应用 | |
| CN104291539B (zh) | 一种利用co2与废酸联合处理拜耳法赤泥脱碱的方法 | |
| CN113968716A (zh) | 一种电解锰渣无害化处置方法 | |
| CN107352632A (zh) | 一种活性复合碱及其制备方法和应用 | |
| CN107473353B (zh) | 一种絮凝剂聚合氯化铝铁的制备方法 | |
| CN112374711A (zh) | 一种基于工业废渣的污泥固化剂及其应用方法 | |
| CN102079637B (zh) | 水泥改性剂及其制备方法和应用 | |
| CN108503045A (zh) | 复合高效净水剂及其制备方法 | |
| CN110304703A (zh) | 一种用铝灰生产聚氯化铝净水剂的制备方法 | |
| CN103232052B (zh) | 一种磷石膏直接制备高纯度碳酸钙的方法 | |
| CN105836864B (zh) | 一种提锂废渣制备聚合氯化铝钙净水剂的方法 | |
| CN116063015B (zh) | 一种利用磷石膏制备α-半水石膏的方法 | |
| CN101665279B (zh) | 一种用于去除水中低浓度磷的絮凝剂的制备方法 | |
| CN110639158B (zh) | 一种无害化处理电解锰渣的方法 | |
| CN110950480A (zh) | 一种氧化镨生产废液回收处理方法 | |
| CN101665278A (zh) | 一种复合水处理除磷絮凝剂 | |
| CN105036218A (zh) | 一种环保型污水处理剂及制备方法 | |
| CN113415863B (zh) | 一种利用铁尾矿同时制备絮凝剂和融雪剂的方法 | |
| CN113753985B (zh) | 利用赤泥制备水处理剂的方法 | |
| CN105540778A (zh) | 一种聚合氯化铝铁絮凝剂制备方法 | |
| CN102295340A (zh) | 一种处理含Cr6+废水的方法 | |
| CN102992460B (zh) | 一种复合净水剂聚合磷酸硫酸铝铁的生产工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171208 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |