铝灰法制备PAC的新工艺初探(3)
1.1.4 铝灰法
1.1.4.1 铝灰
铝灰是铝金属熔炼产生的一种炉渣，因其与其他炉渣存在形式不同，呈松散的灰渣装，是一种银灰色粉状物，外观类似粉煤灰，又被称为铝灰[11]。若直接将其填埋会对生态造成严重威胁，因此对于此种废物不能采用直接或间接填埋处理法，造成铝灰占地面积连年增大，不仅造成了资源的浪费也破坏了生态环境，造成污染[12]。
铝灰含有大量的Al，Al2O3含量一般在43%~75%之间，若采用合理的铝灰处理工艺，回收铝灰中的大部分铝，则将会给铝厂带来巨大的经济效益，同时还可以解决生产中铝灰贮存等一系列棘手的问题[13~16]。因此，对于其资源化利用问题一直是研究者关心的问题[17]。在铝灰的诸多回收利用中，以期为原料制备无机混凝剂PAC一度成为研究者关心的焦点。因铝灰年排放量高、原料丰富、成本较低、合成制备PAC的工艺流程简单、设备少、容易操作、节能等特点，在已有铝源有限、品位降低的现今形势下，将成为未来低成本合成PAC的选择之一。
1.1.5 铝灰制备PAC
利用铝灰制取 PAC，目前国内外以铝灰为原料制备PAC的主要方法为一步酸溶法，其利用铝灰中的Al2O3与HCl反应生成AlCl3。其全部反应包括溶出反应、水解反应、聚合反应三个过程[17]。
此法具有反应速度快、设备投资少、工艺简单、操作方便的优点[18]，但溶液中的杂质含量偏高，尤其是重金属元素含量通常容易超标，产品质量不稳定，设备腐蚀严重且盐酸易与铝灰中包裹的铝单质反应放出氢气[19,20]。
1.2 存在问题
目前市场上的PAC大多以高岭土矿物质为原料通过工艺加工制备PAC，高岭土作为有限的自然矿产资源终究有一天会枯竭，我们应减少使用，寻求更好的代替原料。而铝灰作为工业制铝的废渣，每生产1000 t铝，就会产生25 t左右的铝灰，并且不及时处理会危害环境，使用铝灰制备PAC可以做到双赢。
但使用铝灰作为原料，因其中不可避免的含有氧化铝薄膜包裹的铝单质，在制备PAC的过程中，Al单质的带入，加上生产过程中工业盐酸的使用，会使反应过程中伴随着大量副产物氢气的产生，使得PAC生产过程的本质安全性不高，过程不可控，存在爆炸、爆燃的可能，因而存在有重大的安全隐患。此外，若铝灰来自于电镀厂，伴随着铝灰的引入，可能会有一定量的重金属离子存在于产品PAC中，导致其不能用于饮用水的处理。以上两点，都限制了铝灰作为原料制备PAC产品。
如何利用价格低廉的铝灰为原料，降低其生产过程中产生的氢气，避免爆炸事故的发生，进而制备得到的PAC符合国家产品质量要求是这一领域的关键性问题。
1.3 课题提出研究内容及研究意义
1.3.1 课题的提出
为了使铝灰法制备PAC可以在工业生产中利用，课题组已经选取合适的方式对铝灰进行预处理，获得中性铝灰浆，再由该铝灰浆采用一步酸溶法制备PAC的方法。初步实验表明，制备得到的PAC原料铝含量，盐基度达到国标要求。
但是，一方面，该工艺不仅尚未进行一定量的重复稳定性试验，而且也未进行有关原料、中间体和产物性质表征，此外，还未涉及对过程中其他副产物的认知。因此，该工艺重复稳定性和科学性尚需得到实验验证；另一方面，由于铝灰来源的多样性，而前期试验仅以一种产地来源的铝灰制的中性铝灰浆为原料进行探索实验，还未对其他地域（生产工艺）来源的铝灰制得的中性铝灰浆进行实验比较研究，因此，该工艺对铝灰来源的普适性也有待验证。
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