本發(fā)明涉及一種利用鋁型材廠污泥制備聚合氯化鋁的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，已成為了世界鋁型材的生產(chǎn)大國(guó)，鋁型材產(chǎn)量連續(xù)五年穩(wěn)居世界第一。廣東是全國(guó)乃至全球鋁型材企業(yè)最集中的區(qū)域，產(chǎn)業(yè)規(guī)模大，年生產(chǎn)能力超過(guò)200萬(wàn)噸。建筑鋁型材需要進(jìn)行表面處理，需要使用大量的水資源，一個(gè)年產(chǎn)量10萬(wàn)噸的鋁型材企業(yè)，用于鋁材表面處理各工序清洗的年用水量約為200萬(wàn)噸，經(jīng)過(guò)清洗后的水即為鋁型材廠工業(yè)廢水。鋁型材工業(yè)廢水中的主要污染物包括氟離子、氨氮、COD、六價(jià)鉻、有機(jī)物、硫酸根、磷酸根等，一般采用堿中和調(diào)節(jié)結(jié)合混凝沉淀的方法對(duì)廢水進(jìn)行處理，會(huì)產(chǎn)生大量的污泥。
鋁型材生產(chǎn)廢水的處理方法主要分為以下三種：1）化學(xué)法：中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體沉淀法、化學(xué)還原法、電化學(xué)還原法；2）物理法：混凝、氣浮、吸附、膜分離；3）生物法：生物絮凝、生物化學(xué)法、植物生態(tài)修復(fù)。目前，鋁型材生產(chǎn)廢水的處理技術(shù)比較成熟，基本都能滿足達(dá)標(biāo)排放的要求，有的甚至還能實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)利用。
鋁型材廠污泥中除了含有大量的鋁化合物和鈣化合物外，還含有少量的有機(jī)物以及鋅、鎳、銅等化合物，成份比較復(fù)雜。鋁型材廠污泥大致可分為含鉻污泥和高含鋁污泥，不同類別的污泥需要分類處理，才能充分實(shí)現(xiàn)資源的回收利用。然而，目前大多數(shù)工廠都未對(duì)污泥進(jìn)行分類，而是將幾種污泥混合堆放，再采用填埋的方式進(jìn)行集中處理，不僅會(huì)占用有限的土地資源，還會(huì)造成資源浪費(fèi)，污染環(huán)境。
聚合氯化鋁（PAC）是一種凈水材料，是一種分子量較大、電荷較高的無(wú)機(jī)高分子水處理藥劑，通常是采用含鋁的礦料（如：輕燒鋁礬土、結(jié)巴鋁、氫氧化鋁、鋁酸鈣粉等）與鹽酸反應(yīng)來(lái)制備，對(duì)鋁資源的消耗非常大。如果能夠?qū)X型材廠污泥中的鋁回收，用于制備聚合氯化鋁，既能減少鋁資源的消耗，又能為企業(yè)帶來(lái)額外的產(chǎn)出，同時(shí)還減少了污泥的排放量，降低了污泥處理成本。
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用鋁型材廠污泥制備聚合氯化鋁的方法，以鋁型材廠污泥、氧化鈣和鹽酸等為主要原料來(lái)生產(chǎn)聚合氯化鋁，不僅可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，大大減少鋁資源的消耗，還可以減少對(duì)環(huán)境的污染。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種利用鋁型材廠污泥制備聚合氯化鋁的方法。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
一種利用鋁型材廠污泥制備聚合氯化鋁的方法，包括以下步驟：
1)將鋁型材廠污泥、鹽酸加入帶有尾氣回收裝置的密閉容器中，室溫?cái)嚢璩浞址磻?yīng)，靜置，除去不溶物；
2)向步驟1）的溶液中通入蒸汽，55～60℃攪拌充分反應(yīng)；
3)向步驟2）的溶液中通入蒸汽，加入芬頓試劑，55～60℃攪拌充分反應(yīng)，靜置，除去不溶物；
4)向步驟3）的溶液中加入重金屬離子捕捉劑，室溫?cái)嚢璩浞址磻?yīng)，靜置，除去不溶物；
5)向步驟4）的溶液中加入氧化鈣，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的鹽基度，同時(shí)通入蒸汽，94～98℃攪拌充分反應(yīng)，過(guò)濾，除去濾渣，得到聚合氯化鋁。
步驟1）所述鋁型材廠污泥、鹽酸的質(zhì)量比為1：（0.8～2.5）。
步驟1）所述鋁型材廠污泥中氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～35%。
步驟1）所述鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～33%。
步驟1）中鋁型材廠污泥和鹽酸反應(yīng)充分后，料液中游離的HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～3%。
步驟3）添加芬頓試劑后，溶液中H2O2的濃度為50～200mg/L，溶液中Fe2+、H2O2的摩爾比為1：（5～10）。
步驟4）中重金屬離子捕捉劑的添加量為溶液總質(zhì)量的0.005%～0.02%。
步驟4）所述重金屬離子捕捉劑為黃原酸酯類、二硫代胺基甲酸鹽類衍生物、1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三鈉鹽中的至少一種。
步驟5）所述氧化鈣的添加量為鋁型材廠污泥質(zhì)量的10%～48.9%。
步驟5）所述聚合氯化鋁的鹽基度為75%～90%。
本發(fā)明的有益效果是：
1）本發(fā)明采用芬頓試劑對(duì)鋁型材廠污泥中的可溶性有機(jī)物進(jìn)行分解，采用重金屬離子捕捉劑對(duì)重金屬離子進(jìn)行沉淀去除，并將氧化鋁轉(zhuǎn)換成聚合氯化鋁，減少了固體物排放，節(jié)約了填埋費(fèi)用；
2）本發(fā)明的聚合氯化鋁質(zhì)量好，可直接用于污水凈化，生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生二次污染，實(shí)現(xiàn)了資源的綜合回收利用，減少了鋁資源的開(kāi)采，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)環(huán)境保護(hù)具有積極的意義。
具體實(shí)施方式
一種利用鋁型材廠污泥制備聚合氯化鋁的方法，包括以下步驟：
1)將鋁型材廠污泥、鹽酸加入帶有尾氣回收裝置的密閉容器中，室溫?cái)嚢璩浞址磻?yīng)，靜置，除去不溶物；
2)向步驟1）的溶液中通入蒸汽，55～60℃攪拌充分反應(yīng)；
3)向步驟2）的溶液中通入蒸汽，加入芬頓試劑，55～60℃攪拌充分反應(yīng)，靜置，除去不溶物；
4)向步驟3）的溶液中加入重金屬離子捕捉劑，室溫?cái)嚢璩浞址磻?yīng)，靜置，除去不溶物；
5)向步驟4）的溶液中加入氧化鈣，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的鹽基度，同時(shí)通入蒸汽，94～98℃攪拌充分反應(yīng)，過(guò)濾，除去濾渣，得到聚合氯化鋁。
優(yōu)選的，一種利用鋁型材廠污泥制備聚合氯化鋁的方法，包括以下步驟：
1)將鋁型材廠污泥、鹽酸加入帶有尾氣回收裝置的密閉容器中，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)1～2小時(shí)，靜置，除去不溶物；
2)向步驟1）的溶液中通入蒸汽，55～60℃攪拌反應(yīng)2～3小時(shí)；
3)向步驟2）的溶液中通入蒸汽，加入芬頓試劑，55～60℃攪拌反應(yīng)0.5～1小時(shí)，靜置，除去不溶物；
4)向步驟3）的溶液中加入重金屬離子捕捉劑，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)0.5～1小時(shí)，靜置，除去不溶物；
5)向步驟4）的溶液中加入氧化鈣，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的鹽基度，同時(shí)通入蒸汽，94～98℃攪拌反應(yīng)3～4小時(shí)，過(guò)濾，除去濾渣，得到聚合氯化鋁。
優(yōu)選的，步驟1）所述鋁型材廠污泥、鹽酸的質(zhì)量比為1：（0.8～2.5）。
優(yōu)選的，步驟1）所述鋁型材廠污泥中氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～35%。
優(yōu)選的，步驟1）所述鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～33%。
優(yōu)選的，步驟1）中鋁型材廠污泥和鹽酸反應(yīng)充分后，料液中游離的HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～3%。
優(yōu)選的，步驟3）添加芬頓試劑后，溶液中H2O2的濃度為50～200mg/L，溶液中Fe2+、H2O2的摩爾比為1：（5～10）。
優(yōu)選的，步驟4）中重金屬離子捕捉劑的添加量為溶液總質(zhì)量的0.005%～0.02%。
優(yōu)選的，步驟4）所述重金屬離子捕捉劑為黃原酸酯類、二硫代胺基甲酸鹽類衍生物、1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三鈉鹽中的至少一種。
進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟4）所述重金屬離子捕捉劑為1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三鈉鹽。
優(yōu)選的，步驟5）所述氧化鈣的添加量為鋁型材廠污泥質(zhì)量的10%～48.9%。
優(yōu)選的，步驟5）所述聚合氯化鋁的鹽基度為75%～90%。
優(yōu)選的，進(jìn)行攪拌反應(yīng)時(shí)攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為60～80r/min。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋和說(shuō)明。
實(shí)施例1：
一種利用鋁型材廠污泥制備聚合氯化鋁的方法，包括以下步驟：
1）室溫下，在帶有尾氣回收裝置的密閉容器中加入1000g鋁型材廠污泥（氧化鋁含量35wt%）和2500g鹽酸（33wt%），攪拌反應(yīng)1小時(shí)，反應(yīng)完全后，靜置4小時(shí)，除去溶液中的沉淀；
2）啟動(dòng)尾氣回收裝置，向步驟1）的溶液中通入蒸汽，控制溶液溫度為58±2℃，控制攪拌速度為60r/min，反應(yīng)2小時(shí)，使溶液中的HF揮發(fā)出來(lái)，經(jīng)飽和石灰水吸收后達(dá)標(biāo)排放；
3）向步驟2）的溶液中通入蒸汽，控制溶液溫度為58±2℃，控制攪拌速度為60r/min，投加1.75g雙氧水（H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%）和0.44g七水硫酸亞鐵（Fe2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%），反應(yīng)0.5小時(shí)，靜置4小時(shí)，除去溶液中析出的沉淀；
4）向步驟3）的溶液中投加1.47g 1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三鈉鹽，反應(yīng)0.5小時(shí)，靜置4小時(shí)，除去溶液中的沉淀；
5）向步驟4）的溶液中通入蒸汽，控制溶液溫度為96±2℃，控制攪拌速度為60r/min，投加489g氧化鈣，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的鹽基度，反應(yīng)4小時(shí)，板框過(guò)濾除去濾渣，得到聚合氯化鋁。
實(shí)施例2：
一種利用鋁型材廠污泥制備聚合氯化鋁的方法，包括以下步驟：
1）室溫下，在帶有尾氣回收裝置的密閉容器中加入1000g鋁型材廠污泥（氧化鋁含量20wt%）和1500g鹽酸（33wt%），攪拌反應(yīng)1小時(shí)，反應(yīng)完全后，靜置4小時(shí)，除去溶液中的沉淀；
2）啟動(dòng)尾氣回收裝置，向步驟1）的溶液中通入蒸汽，控制溶液溫度為58±2℃，控制攪拌速度為60r/min，反應(yīng)2小時(shí)，使溶液中的HF揮發(fā)出來(lái)，經(jīng)飽和石灰水吸收后達(dá)標(biāo)排放；
3）向步驟2）的溶液中通入蒸汽，控制溶液溫度為58±2℃，控制攪拌速度為60r/min，投加0.875g雙氧水（H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%）和0.306g七水硫酸亞鐵（Fe2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%），反應(yīng)0.5小時(shí)，靜置4小時(shí)，除去溶液中析出的沉淀；
4）向步驟3）的溶液中投加0.2g 1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三鈉鹽，反應(yīng)0.5小時(shí)，靜置4小時(shí)，除去溶液中的沉淀；
5）向步驟4）的溶液中通入蒸汽，控制溶液溫度為96±2℃，控制攪拌速度為60r/min，投加303g氧化鈣調(diào)節(jié)產(chǎn)品的鹽基度，反應(yīng)3.5小時(shí)，板框過(guò)濾除去濾渣，得到聚合氯化鋁。
實(shí)施例3：
一種利用鋁型材廠污泥制備聚合氯化鋁的方法，包括以下步驟：
1）室溫下，在帶有尾氣回收裝置的密閉容器中加入1000kg鋁型材廠污泥（氧化鋁含量10wt%）和800kg鹽酸（32wt%），攪拌反應(yīng)1小時(shí)，反應(yīng)完全后，靜置4小時(shí)，除去溶液中的沉淀；
2）啟動(dòng)尾氣回收裝置，向步驟1）的溶液中通入蒸汽，控制溶液溫度為58±2℃，控制攪拌速度為60r/min，反應(yīng)2小時(shí)，使溶液中的HF揮發(fā)出來(lái)，經(jīng)飽和石灰水吸收后達(dá)標(biāo)排放；
3）向步驟2）的溶液中通入蒸汽，控制溶液溫度為58±2℃，控制攪拌速度為60r/min，投加0.4875kg雙氧水（H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%）和0.245kg七水硫酸亞鐵（Fe2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%），反應(yīng)0.5小時(shí)，靜置4小時(shí)，除去溶液中析出的沉淀；
4）向步驟3）的溶液中投加0.117kg 1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三鈉鹽，反應(yīng)0.5小時(shí)，靜置4小時(shí)，除去溶液中的沉淀；
5）向步驟4）的溶液中通入蒸汽，控制溶液溫度為96±2℃，控制攪拌速度為60r/min，投加173kg氧化鈣，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的鹽基度，反應(yīng)3小時(shí)，板框過(guò)濾除去濾渣，得到聚合氯化鋁。
經(jīng)檢測(cè)，實(shí)施例1～3制備的聚合氯化鋁產(chǎn)品的鹽基度為75～90%，氧化鋁的含量為5～9%，pH值（產(chǎn)品1wt%的水溶液）為4.0～5.0，水不溶物含量≤0.05mg/L，重金屬含量總和≤0.00002mg/L。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。