專利名稱：一種電解制備聚合氯化鋁絮凝劑的反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可工業(yè)化連續(xù)制備聚合氯化鋁(PAC)絮凝劑的反應(yīng)器，具體是可連續(xù)平衡進(jìn)料和出料并通過電解方法獲得具有高含量Al13形態(tài)聚合氯化鋁的生產(chǎn)裝置。
聚合氯化鋁是給水和廢水處理中應(yīng)用最廣泛的無機(jī)高分子絮凝劑之一，其產(chǎn)品的性質(zhì)決定了其在水處理中的效能，在聚合氯化鋁中Al13形態(tài)(化學(xué)式為Al13O4(OH)247+)已被確認(rèn)為是聚合氯化鋁中的最有效絮凝形態(tài)。目前，PAC的主要生產(chǎn)方法有酸溶和壓溶等物理化學(xué)方法，但在現(xiàn)行的生產(chǎn)方法中，由于其生產(chǎn)過程和主要參數(shù)難以有效控制，因而產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定，有效絮凝成分Al13含量相對(duì)較低。研究證明采用電解方法可以提供有利于Al13形成的溶液化學(xué)環(huán)境而獲得高Al13含量的聚合氯化鋁。提供一種簡(jiǎn)易、高效、易自動(dòng)化控制的反應(yīng)器是電解制備聚合氯化鋁的關(guān)鍵問題。
本發(fā)明的目的是提供一種采用電解方法連續(xù)制備高Al13含量聚合氯化鋁的反應(yīng)器。
本發(fā)明的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如附圖
所示。在電解槽2內(nèi)有陰極3、陽極4、電解液5和進(jìn)料分布板14；進(jìn)料通過進(jìn)料計(jì)量泵6控制；電解液通過循環(huán)泵7進(jìn)行循環(huán)；直流電通過直流電源1供給；陰極和陽極通過陰極導(dǎo)線13和陽極導(dǎo)線12并聯(lián)連接；通過溫度15和pH計(jì)8來監(jiān)測(cè)電解液的溫度和pH值；電解制備的聚合氯化鋁通過閥門9接收。
本發(fā)明反應(yīng)器的操作過程如下配制一定濃度的AlCl3電解液5通過循環(huán)泵7加入到電解槽2內(nèi)，開啟循環(huán)泵7，開啟電源1，隨時(shí)測(cè)定電解液的pH、溫度以及鋁含量，當(dāng)總鋁的含量達(dá)到所需值時(shí)，記下實(shí)際電解時(shí)間，開啟進(jìn)料泵6，以(80/實(shí)際電解時(shí)間)L/小時(shí)的速度開始進(jìn)料；以保證三氯化鋁原液在電解槽內(nèi)的停留時(shí)間足夠使聚合氯化鋁的鋁含量達(dá)到10％。開啟出料口閥門9，接收電解液。將電解液靜置陳化1～2天，便可以得到清澈、透明的高Al13含量的聚合氯化鋁產(chǎn)品。
本發(fā)明的特點(diǎn)如下1、電解制備過程中進(jìn)料和出料的動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)了聚合氯化鋁的連續(xù)制備。
2、制備方法簡(jiǎn)單，系統(tǒng)緊湊，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備化，易于操作。
3、可在線控制制備過程的各種參數(shù)，能隨時(shí)調(diào)整制備工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
4、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，絮凝劑的主要成份為Al13聚合物，同時(shí)所制備的PAC的堿化度等重要指標(biāo)明顯優(yōu)于的同類產(chǎn)品。
5、制備規(guī)?？纱罂尚?，既適于工業(yè)化產(chǎn)品的生產(chǎn)制備，又適于現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制和投加，可作為聚合氯化鋁生產(chǎn)的一種補(bǔ)充手段，特別是對(duì)小型自來水廠或污水廠的絮凝劑生產(chǎn)和應(yīng)用尤其適用。
6、既可以批量生產(chǎn)又可以連續(xù)制備。
7、既可以單槽使用又可以多槽串聯(lián)使用。
8、水處理絮凝效果大大提高。
電極陽極鋁板16塊；陰極鐵板17塊電極間距15mm；循環(huán)泵流速450L/小時(shí)；電路連接并聯(lián)電流強(qiáng)度I＝170A電壓U＝1.2V電解結(jié)束后對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行分析，制備的聚合氯化鋁的主要指標(biāo)如下總鋁濃度1.8mol/LAl13含量81.3％堿化度2.3pH3.5實(shí)例2多槽連續(xù)制備聚合氯化鋁絮凝劑。如附圖所示的5個(gè)電解槽串聯(lián)，每槽容積為15L的電解槽內(nèi)，加入0.5mol/L的無水三氯化鋁配制的溶液730L進(jìn)行連續(xù)制備。
電極每槽內(nèi)陽極鋁板16塊；陰極鐵板17塊電極間距10mm；循環(huán)泵流速3m3/小時(shí)；電路連接并聯(lián)電流強(qiáng)度I＝880A電壓U＝3V反應(yīng)進(jìn)行18小時(shí)以后以40L/小時(shí)的速度通過計(jì)量進(jìn)料泵加入0.5mol/L的無水三氯化鋁配制的電解液。電解結(jié)束后對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行分析，制備的聚合氯化鋁的主要指標(biāo)如下總鋁濃度2.0mol/LAl13含量72.3％堿化度2.2pH3.權(quán)利要求
1.一種聚合氯化鋁絮凝劑的電解制備反應(yīng)器，其特征在于，以鋁板為陽極，鐵板為陰極，通以直流電對(duì)三氯化鋁溶液進(jìn)行電解制備。
2.一種聚合氯化鋁的電解制備反應(yīng)器，其特征在于，它包括電解槽(2)，陰極(3)和陽極(4)均采取并聯(lián)方式，通過導(dǎo)線(12)和(13)與電源(1)相聯(lián)，在電解槽內(nèi)有電解液AlCl3溶液(5)，電解液通過循環(huán)泵(7)進(jìn)行循環(huán)以增加溶液的傳質(zhì)；使在電解過程中可以通過進(jìn)科泵(6)加入電解液同時(shí)開啟閥門(9)接收聚合氯化鋁產(chǎn)品；電解槽(2)底端有一布水板(14)使進(jìn)料及循環(huán)電解液均勻分布。
3.按照權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，電解槽的體積可大可小，其范圍為1～500L。
4.按照權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，可以進(jìn)行連續(xù)的進(jìn)料和出料，實(shí)現(xiàn)連續(xù)制備。
5.按照權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，陽極是由鋁板制成。
6.按照權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，陰極是由鐵板、不銹鋼板制成。
7.按照權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征在于，陰極和陽極的間距是可以在1-2.5cm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的。
8.按照權(quán)利要求3所述的反應(yīng)器，其特征在于，電解液的溫度和pH隨時(shí)可以通過溫度計(jì)(15)和pH值計(jì)(8)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚合氯化鋁絮凝劑的電解制備反應(yīng)器。該反應(yīng)器包括電解槽、可固定在電解槽內(nèi)的鋁板陽極和鐵板陰極、溶液的循環(huán)系統(tǒng)、溶液進(jìn)料系統(tǒng)、溫度和pH監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、直流電源以及電源與電極的連接系統(tǒng)。向此電解槽內(nèi)通入三氯化鋁電解液，并通直流電進(jìn)行電解即可制得聚合氯化鋁絮凝劑。本反應(yīng)器可以采用單電解槽操作，也可以多電解槽串聯(lián)使用；可以批次生產(chǎn)，也可以進(jìn)行聚合氯化鋁產(chǎn)品的連續(xù)制備。采用此電解槽制備的聚合氯化鋁絮凝劑有效成分Al
文檔編號(hào)C25B1/26GK1477234SQ02128929
公開日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2002年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月22日
發(fā)明者劉會(huì)娟, 曲久輝, 雷鵬舉, 平復(fù)還 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心