專利名稱：一種用于造紙施膠沉淀劑的聚合氯化鋁溶液的純化脫色方法及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種普通聚合氯化鋁絮凝劑的純化脫色方法與工藝，特別是用于造紙施膠沉淀劑的聚合氯化鋁的脫色方法及工藝。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的酸性造紙工藝采用分散松香膠作施膠劑，硫酸鋁作施膠沉淀劑，生產(chǎn)的紙張白度差，易返黃，易發(fā)脆，保存期短，施膠效果差，不易制造出高檔紙。而采用聚合氯化鋁代替硫酸鋁作為造紙施膠沉淀劑，可在pH6.5～7.5的中性條件下施膠，生產(chǎn)的紙張白度高，表面細(xì)膩，平滑度好，兩面差小，光澤度好，返黃值低，耐破度高，且可采用白度高，粒度小，價(jià)格低的碳酸鈣作造紙?zhí)盍?。同時(shí)，采用聚合氯化鋁進(jìn)行中性施膠還具有降低設(shè)備腐蝕，降低施膠劑用量，增加漿料保留率，加快脫水等優(yōu)點(diǎn)。
用于造紙施膠工藝的聚合氯化鋁必須無(wú)色，否則會(huì)影響紙張的白度，使紙張帶色。而目前我國(guó)聚合氯化鋁的生產(chǎn)因所用原材料及生產(chǎn)工藝千差萬(wàn)別，除少數(shù)采用高純?cè)现苽涞木酆下然X產(chǎn)品無(wú)色外，大多采用含鋁礦石、廢鋁屑、鋁渣和副產(chǎn)鹽酸生產(chǎn)，產(chǎn)品都有一定的顏色，不能用作造紙施膠沉淀劑。高純?cè)现苽涞木酆下然X價(jià)格較貴，施膠成本較高，很難為造紙生產(chǎn)廠家所接受，因而限制了聚合氯化鋁作為施膠沉淀劑的造紙工藝在我國(guó)的推廣與應(yīng)用。因此，采用切實(shí)可行的工藝方法對(duì)帶色聚合氯化鋁進(jìn)行脫色，生產(chǎn)出廉價(jià)無(wú)色的聚合氯化鋁產(chǎn)品就成為聚合氯化鋁作為施膠沉淀劑的造紙工藝推廣的關(guān)鍵。
本發(fā)明正是為適應(yīng)這種需要，采用鋁酸性溶解及金屬鋁表面腐蝕的微電解原理，提供一種簡(jiǎn)便、快速、高效、經(jīng)濟(jì)的聚合氯化鋁純化脫色方法及工藝。
溶液的純化脫色主要是除去或破壞溶液中顯色的無(wú)機(jī)離子特別是重金屬離子及有機(jī)物的發(fā)色基團(tuán)，聚合氯化鋁溶液中的顏色主要由重金屬離子特別是Fe3+、Fe2+所引起的，主要除去方法有化學(xué)沉淀法、化學(xué)還原法、離子交換法、吸附法、電解法及微電解法等。其中化學(xué)沉淀法、化學(xué)還原法需投加沉淀劑及還原劑，處理成本高、工藝復(fù)雜；離子交換法、吸附法脫色速度慢、費(fèi)用高、離子交換樹脂及吸附劑易飽和，再生工藝復(fù)雜；電解法主要是利用通電時(shí)陰、陽(yáng)電極上所發(fā)生的氧化還原反應(yīng)除去顯色物質(zhì)，但其需要消耗電能，且需要專用電解設(shè)備、供電設(shè)施及成型電極材料，運(yùn)行費(fèi)用高；微電解法是由于不同氧化還原電勢(shì)的物質(zhì)在電解質(zhì)溶液中發(fā)生原電池反應(yīng)，利用原電池陰、陽(yáng)極的氧化還原反應(yīng)除去顯色物質(zhì)，這種方法處理工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，操作管理方便，適用范圍廣，其中鐵碳床微電解技術(shù)已廣泛應(yīng)用于廢水處理方面，但由于反應(yīng)時(shí)溶解的鐵離子本身帶有顏色，因此不能應(yīng)用于本專利的應(yīng)用目標(biāo)。中國(guó)專利CN1277940公開(kāi)了一種鋁碳微電解床除去高鋁灰與廢酸反應(yīng)制得的聚合氯化鋁中重金屬離子及有機(jī)物的方法。該工藝需要外加活性碳，使生產(chǎn)成本增加，在常溫下進(jìn)行微電解反應(yīng)，重金屬及有機(jī)物的去除速度慢，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)便、快速、高效、經(jīng)濟(jì)的聚合氯化鋁純化脫色方法及工藝，通過(guò)脫色處理，使普通帶色聚合氯化鋁可以用作造紙施膠沉淀劑，同時(shí)，本發(fā)明也可應(yīng)用于給水及廢水處理領(lǐng)域聚合氯化鋁絮凝劑脫除重金屬及其它有機(jī)物雜質(zhì)的凈化處理。
本發(fā)明在普通聚合氯化鋁中加入鋁屑、鋁錠、鋁渣、鋁線等還原態(tài)鋁材料，在高溫下，利用鋁的酸性溶解及金屬鋁表面腐蝕原電池反應(yīng)，通過(guò)陰、陽(yáng)極的氧化還原去除聚合氯化鋁溶液中的重金屬及有機(jī)雜質(zhì)，特別是Fe3+、Fe2+，以達(dá)到脫色的目的。其反應(yīng)機(jī)理為當(dāng)鋁屑等加入酸性聚合氯化鋁電解質(zhì)中時(shí)，鋁屑表面由于酸性溶解，溶液中的Fe3+、Fe2+等重金屬離子在鋁屑表面被還原而沉積在其表面上，造成了鋁屑表面局部電極電位的不平衡，因而形成了無(wú)數(shù)腐蝕原電池，在原電池的陽(yáng)極，鋁溶解；原電池的陰極，H+及其它重金屬離子被還原而沉積出來(lái)，同時(shí)，溶液中的有機(jī)物也在鋁屑表面被還原或氧化，或者被溶液中新生成的H2還原。
鋁酸性溶解陽(yáng)極陰極(M為金屬單質(zhì))
本發(fā)明所采用的聚合氯化鋁原料可以是各類方法生產(chǎn)的產(chǎn)品，聚合氯化鋁的色度不限。
本發(fā)明所投加的含還原態(tài)鋁的物質(zhì)可以是鋁屑、鋁錠、鋁線、鋁粒，其溶解消耗的鋁可提高聚合氯化鋁溶液中總鋁的濃度，產(chǎn)品的鹽基度提高1.0～2.0％，未溶解的鋁屑可用酸性水沖洗去除沉積在其表面的重金屬后回用。
本發(fā)明采用提高聚合氯化鋁溶液溫度的方法可大大加快脫色速率，溫度越高，脫色速率越快，脫色時(shí)間越短，其溫度范圍為15～80℃，最佳溫度范圍為60～70℃。
由于大多數(shù)聚合氯化鋁的生產(chǎn)都在50℃以上進(jìn)行，本發(fā)明采用的高溫脫色工藝只需在聚合氯化鋁生產(chǎn)的熱過(guò)濾工藝后加一脫色反應(yīng)池，脫色后的溶液再過(guò)濾即可，并不需要額外加熱工藝，能耗低，操作簡(jiǎn)單。
本發(fā)明脫色后的聚合氯化鋁經(jīng)過(guò)濾，溶液為無(wú)色透明液體，色度在15度以下，脫色率達(dá)到95％以上。
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)例1取300ml色度為400度的市售聚合氯化鋁溶液，置于500ml的燒杯中，加入5g鋁屑，蓋上表面皿，置于70℃的水浴中加熱40min，然后將溶液過(guò)濾，所得濾液即為所需產(chǎn)品，剩余鋁屑用酸性水沖洗后回用。脫色前及脫色后的聚合氯化鋁溶液的色度采用鉑鈷目視比色法測(cè)定，金屬元素的含量采用ICP-AES測(cè)定，總鋁及鹽基度采用化學(xué)滴定法測(cè)定，其結(jié)果如下

實(shí)例2取300ml色度為400度的市售聚合氯化鋁溶液，置于500ml的燒杯中，加入5g鋁屑，蓋上表面皿，在室溫22℃下反應(yīng)24hr，然后將溶液過(guò)濾，所得濾液即為所需產(chǎn)品，剩余鋁屑用酸性水沖洗后回用。脫色前及脫色后的聚合氯化鋁溶液的色度采用鉑鈷目視比色法測(cè)定，總鋁及鹽基度采用化學(xué)滴定法測(cè)定，其結(jié)果如下

以上實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明脫色速度快、效率高，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)聚合氯化鋁溶液中的重金屬雜質(zhì)也有很好的去除效果，同時(shí)可提高產(chǎn)品的總鋁含量和鹽基度，提高產(chǎn)品檔次，具有很好的工業(yè)推廣應(yīng)用價(jià)值。
附圖
中1為脫色前的聚合氯化鋁溶液，2為脫色后的聚合氯化鋁溶液。
權(quán)利要求
1.一種用于造紙施膠沉淀劑的聚合氯化鋁的純化脫色方法及工藝，其特征在于向普通聚合氯化鋁溶液中加入鋁屑等還原態(tài)鋁材料，加熱升溫至一定溫度，通過(guò)鋁的酸性溶解及金屬鋁表面腐蝕原電池反應(yīng)，氧化還原溶液中的金屬離子及有機(jī)雜質(zhì)，反應(yīng)一段時(shí)間后過(guò)濾，濾液即為高純透明無(wú)色的聚合氯化鋁產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原態(tài)鋁材料，其特征在于可以是鋁屑、鋁粒、鋁錠、鋁線、鋁板，或者是這些材料的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)間，其特征在于其反應(yīng)溫度范圍為15～80℃，最佳溫度范圍為60～70℃，其反應(yīng)時(shí)間隨溫度的升高而減少，反應(yīng)時(shí)間40min～24hr。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純化脫色方法及工藝生產(chǎn)的聚合氯化鋁溶液，其特征在于脫色后的聚合氯化鋁產(chǎn)品的色度小于15度，脫色率大于95％，重金屬含量顯著減少，可用作造紙施膠沉淀劑，還可應(yīng)用于給水及廢水處理中聚合氯化鋁絮凝劑的凈化除雜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種普通聚合氯化鋁的純化脫色方法及工藝，其特征在于向普通聚合氯化鋁溶液中加入鋁屑等還原態(tài)鋁材料，加熱升溫至一定溫度，通過(guò)鋁的酸性溶解及金屬鋁表面腐蝕原電池反應(yīng)，氧化還原溶液中的金屬離子及有機(jī)雜質(zhì)，達(dá)到純化脫色的目的，產(chǎn)品可用作造紙施膠沉淀劑。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，脫色速度快，脫色效率高，操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)成本低，可有效提高聚合氯化鋁的品質(zhì)。
文檔編號(hào)D21C9/12GK1624240SQ20031011556
公開(kāi)日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2003年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月2日
發(fā)明者欒兆坤, 陳朝陽(yáng), 賈智萍, 左華, 吳曉清 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心