摘要：高純聚合氯化鋁具有絮體形成快、沉降性能好、適應范圍廣等優點，是當前工業應用較廣泛的絮凝劑，但在產品升級、擴大應用領域存在一定弊端。為適應水處理技術發展要求，進行了高純聚合氯化鋁生產工藝研究，在生產原料、反應過程、反應裝置、工藝選擇等方面獲得創新成果，性能明顯好于普通PAC，投加量可降低20%左右，降低了成本，提高了產量。

水資源和水環境的改善是一個長期的過程，水處理技術是實施水資源和水環境改善的關鍵辦法，更是解決目前用水和污水處理的主要手段。普通的PAC是目前市場上應用較廣的凈水產品，隨著科技的進步，產品升級以提高凈化能力成為發展趨勢。高純PAC由于其具有較佳優勢絮凝形態Al₁₃和Al₃₀聚合形態，絮凝效果更好，并可作為活性氧化鋁的原料使用。

1、產品性質及依據

1.1 物化性質及產品特性

1.1.1 物化性質

高純聚合氯化鋁結構式為Al_n(OH)_mCl_(3n-m)（0<m<3n），液體為無色透明或半透明溶液，固體為白色顆粒或粉末。作為一種電解質，吸潮性很強，是用途很廣泛的工業產品。

1.1.2 產品特性

（1）產品純度高，各種重金屬雜質含量均小于國家標準；

（2）可用作飲用水及對水質要求較高的工業用水處理的絮凝劑，也可做化妝品原料、鑄造的硬化劑、造紙及印染等行業的添加藥劑。

1.2 研究依據

絮凝作用原理包括雙電層壓縮、電中和、吸附、吸附架橋、卷掃絮凝。

鋁形態分布情況見圖1。

2、創新成果

2.1 創新成果

（1）研究影響鋁形態因素，包括鹽基度、原料選配等因素，研究反應條件對產品性能的影響，包括酸溶溫度、酸溶時間、酸用量及聚合溫度等。聚合氯化鋁水解形態影響因素包括鹽基度（堿化度、水解聚合度）、Al₂O₃含量。當鹽基度含量為70%-85%，液體氧化鋁含量>12%，固體氧化鋁含量>30%時，能保證Al₁₃和Al₃₀的聚集形態。

（2）確定提高Al₁₃、Al₃₀聚合態含量的方式。

① 鹽基度控制>70%：酸用量增加，鹽基度增到某一值就不再增加；隨著酸溶時間延長，鹽基度增加并趨于恒定；隨著聚合溫度提高，鹽基度隨之增加并達到一個恒定值。

② Al₂O₃含量控制>12%：當酸用量一定范圍內增加，原料的氧化鋁溶出率增加，Al₂O₃含量隨之變大；隨著酸溶時間延長，Al₂O₃含量增加，逐漸趨于緩慢，至反應終止；隨著酸溶溫度提髙，溶出率變大，Al₂O₃含量增加，逐漸趨于緩慢。

（3）確定高純聚合氯化鋁生成裝置及工藝。氫氧化鋁和鹽酸自動計量后進入配料釜酸化，然后進入聚合反應釜升溫加壓聚合反應數小時，堿化調整和熟化，料液經過板框過濾機壓濾后，經過濃縮，取得高純度的無色透明液體（Al₂O₃含量12%-15%；堿化度為70%-85%）。

2.2 創新成果二

利用散熱器結構特點，實現散熱；解決了攪拌釜內對攪拌方向、攪拌力大小、快慢的控制，提高化學反應效果；解決了由于化學反應的液體分子相對密度不同造成的化學反應不均勻問題；創新了高純聚合氯化鋁生產工藝。

（1）為改變管道式散熱器和夾套散熱，通過熱傳遞直接散熱效率不高的弊端，研究改變了散熱器造型，溫度出現波動時形成空間溫差，產生流體自流動，通過自反饋功能平衡溫度。

（2）復式攪拌器研制。為了改變傳統攪拌器功能單一、攪拌不均勻、熱交換不充分、液體分子均為同向運動、料液混合不充分、反應效率低等弊端。本產品創新實現了攪拌方向、攪拌力大小、快慢等條件的可控性；從屬轉軸的設置改變了釜內溶液分子的同步旋轉狀態，解決了化學反應不均勻問題（圖2）。

3、主要技術指標與性能評價

主要技術指標詳見表1。

性能評價：

（1）高純PAC加量在20mg/L時，除濁率為93.6%，高于普通PAC投加量為25mg/L時的除濁率；

（2）高純PAC的性能好于普通PAC，投加量可降低25%左右。