点击图片查看原图
PAC聚合氯化铝的生产技术
我国是水资源短缺和污染比较严重的国家之一，目前有全国有300多个大中城市缺水，其中1／3城市严重缺水，已造成严重的经济损失和社会环境问题，缺水城市分布将由目前集中在三北(华北，东北，西北)地区及东部沿海城市逐渐向全国蔓延。节约用水，治理污水和开发新水源具有同等重要的意义。大力发展水处理剂对节约用水，治理水污染起着重要作用。
目前PAC聚合氯化铝是世界上技术成熟、市场销量大的絮凝剂,已有逐步取代传统絮凝剂的趋势。西欧各国1976年开始生产PAC 作水处理絮凝剂。美国、加拿大已于1983 年批准PAC 用于城市给水和工业废水处理。随着PAC取代明矾,美国PAC 市场有望在造纸业和市政水处理业上增长。这种改变已经发生在欧洲和日本。在欧洲PAC 的应用占整个市政水处理市场的70 % ,在日本约占90 %。国外聚合氯化铝产品基本为液体产品,少数粉末产品为喷雾干燥法生产。国内固体聚合氯化铝产量大于液体产品,固体产品的工艺技术不同于国外一般液体生产工艺,固体产品及相应配方和生产工艺是我国的独创技术。目前，国内工业用水、城市给水、污水处理需求絮凝剂达1000ktPa ,这给PAC 的生产开发拓展了广阔的市场空间，加之国内生产PAC 的原料来源广泛，因此，采用先进生产技术开发生产PAC的前景光明。
第1章绪论
1.1 当前絮凝剂的状况、发展趋势及应用研究
1.2 絮凝剂分类
絮凝技术是目前国内外用来提高水质处理效率的一种既经济又简便的水处理技术。絮凝技术的关键问题之一是絮凝剂的选择。按化学成分絮凝剂可分为金属盐类和高分子絮凝剂两大类。金属盐类的品种较少，主要是铝、铁盐及其水解聚合物等低分子盐类。高分子絮凝剂包括无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂三大类。
1.2.1 金属盐类
1.2.2 高分子絮凝剂
1 无机高分子絮凝剂
无机低分子絮凝剂在水处理过程中存在较大的问题，而逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。无机高分子絮凝剂是在60年代后期才在世界上发展起来的。其絮凝效果好价格相应较低，因而有逐步成为主流药剂的趋势。目前日本、俄罗斯、西欧生产此类药剂已达到工业化和规模化、流程控制自动化，且产品质量稳定，无机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量的30％——60％。
我国在无机絮凝剂方面的研究在60年代几乎与日本同时起步。近年来，研制和应用聚合铝、铁、硅及各种复合型絮凝剂成为热点。无机高分子絮凝剂的品种在我国已逐步形成系列：阳离子型的有聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铝（PAS）、聚合磷酸铝（PAP）、聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铁（PFC）、聚合磷酸铁（PFP）等；阴离子型的有活化硅酸（AS）、聚合硅酸（PS）；无机复合型的有聚合氯化铝铁（PAFC）、聚硅酸硫酸铁（PFSS）、聚硅酸硫酸铝（PASS）、聚合硅酸氯化铁（PFSC）、聚合氯硫酸铁（PFCS）、聚合硅酸铝（PASI）、聚合硅酸铁（PFSI）、聚合磷酸铝铁（PAFP）、硅钙复合型聚合氯化铁（SCPAFC）等。
2 有机高分子絮凝剂
有机高分子絮凝剂同无机高分子絮凝剂相比，具有用量少、絮凝速度快、受共存盐类、pH值及温度影响小、生成污泥量少、并且容易处理等优点，因而有着广阔的应用前景。目前使用的有机高分子絮凝剂主要有合成和改性高分子絮凝剂两种类型。
（1）合成的有机高分子絮凝剂
在合成的有机高分子絮凝剂中，聚丙烯酸胺（PAM）的应用最多。在美国有机絮凝剂总销量最大的是PAM。聚丙烯酸胺有非离子型、阳离子型和阴离子型，它们的分子量均在(50-600)×104之间。由于这类絮凝剂存在着一定量的残余单体丙烯酰胺，不可避免地带来毒性，因而使其应用受到了限制。
聚二甲基二烯丙基氯化按（PDADMA）及二甲基二烯丙基氯化铵——丙烯酸胺共聚物（DMDAAC-AM）属阳离子型高分子化合物，用于水处理能获得比目前较常用的无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂PAM更好的处理效果，可单独使用，也可与无机絮凝剂并用。
（2）天然改性有机高分子絮凝剂
天然高分子絮凝剂的使用远小于合成的有机高分子絮凝剂，原因是其电荷密度较小，分子量较低，且易发生生物降解而失去其絮凝活性。而经改性后的天然有机高分子絮凝剂与合成的有机高分子絮凝剂相比，具有选择性大、无毒、价廉等显著特点。这类絮凝剂按其原料来源的不同，大体可分为淀粉衍生物、纤维素衍生物、植物胶改性产物、多糖类及蛋白质改性产物等。由于天然高分子物质具有分子量分布广、活性基团点多、结构多样化等特点，易于制成性能优良的絮凝剂，所以这类絮凝剂的开发势头较大，国外已有不少商品化产品。我国天然高分子资源较为丰富，但相对而言，我国在这方面研究还开展得较少。
淀粉衍生物
淀粉是由许多脱水葡萄糖单元经糖苷键连接而成的物质，每个脱水葡萄糖单元的2，3，6三个位置上各有一个醇羟基，因此淀粉分子中存在着大量可以反应的基团，淀粉衍生物是通过其分子中葡萄糖单元上羟基与某些化学试剂在一定条件下反应而制得的。曹炳明等人用木薯粉为原料研制的CS-1型阳离子絮凝剂，用于污水处理厂二级污水的处理，可缩短泥水分离的絮凝沉降过程，提高出水水质，对污泥脱水具有良好的促进作用。潘汉松等人用木薯粉为原料，采用两步法合成了淀粉-聚丙烯酰胺接枝型共聚物阳离子絮凝剂，实验结果表明，这种接枝型淀粉聚丙烯酸胺对洗煤废水的絮凝沉降速度和上层清液的透光率都比聚丙烯酰胺好。
木质素衍生物
木质素是存在于植物纤维中的一种芳香族高分子，是造纸蒸煮制浆过程中排出废液的出现，对开拓水处理剂的生产和应用范围提供了一个新的研究领域。
1.2.3 微生物絮凝剂
80年代后期研究开发出的第三类絮凝剂，称为微生物絮凝剂。该絮凝剂是利用生物技术，通过微生物的发酵、抽取、精制而得到的一种新型、高效、廉价的水处理剂，是一种无毒的生物高分子化合物。其絮凝范围广泛，产生菌种多，因而具有广阔的应用前景。
与无机或有机高分子絮凝剂相比，微生物絮凝剂具有许多独特的性质和特点。
(1)高效。同等用量下，与现在常用的各类絮凝剂如FeCl3、PAM、藻蛋白酸钠相比，Asp.sojae AJ 7002产生的絮凝剂对活性污泥的絮凝速度最大，而且絮凝沉淀比较容易用滤布过滤。而采用PAM、藻蛋白酸钠400mg/L以上的量就会使絮凝沉淀粘稠而不易过滤。
(2)无毒。经小白鼠实验证明，微生物絮凝剂完全能用于食品、医药等行业的发酵后处理。
(3)可消除二次污染。由微生物产生的絮凝剂的成分复杂多样，它随菌种的不同而不同。到目前为止，已报道的微生物产生的絮凝物质为糖蛋白、粘多糖。蛋白质、纤维素、DNA等高分子物质。一般来说，作为微生物絮凝剂的物质，其分子量多在105以上。由此，它具有可生化性，因而可消除絮凝物质带来的二次污染。
(4)絮凝广泛，脱色效果独特。微生物絮凝剂能絮凝处理的对象有：活性污泥、粉煤灰、木炭、墨水、泥水、河底沉积物、高岭土、粪尿水、印染废水、果汁等。在70年代，日本学者在研究酞酸酯生物降解过程中，发现了具有絮凝作用的微生物培养液。Nakanaura等人筛选出19种具有絮凝能力的微生物。KurareR.等人研究了絮凝效果最佳的红平球菌，制成了NOC-1型微生物絮凝剂，此絮凝剂是目前发现的最好的生物絮凝剂，它具有很强的絮凝性。
各国对微生物絮凝剂的研究很多，但多局限于实验室水平的菌种筛选及其特性的研究。近期在继续深入研究应用对象的同时，更主要是研究采用廉价的培养基以降低成本，缩短培养时间和提高絮凝活性。徐斌等利用麦芽根、水产排水等废弃物作为培养基制成微生物絮凝剂，降低了微生物絮凝剂研制的成本，效果较好。
