材料、試劑與儀器

多晶硅殘液；赤泥，主要成分為AL₂O₃２５．８９％、Fe₂O₃ ７．２８％、CaO１１．３％、SiO₂１３．２２％、其它42.31％。所用試劑均為分析純。７５２Ｎ型紫外可見分光光度計(jì)，ＰＨＢ－１型筆式pＨ計(jì)。

方法

1、多晶硅殘液的處理

將多晶硅殘液通過洗滌塔進(jìn)行洗滌、分離，得到二氧化硅和鹽酸，鹽酸再經(jīng)過富集后得到１５％～２０％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）的鹽酸。

2、聚合氯化鋁的制備

將上述５％～２０％的鹽酸加入到１０００ｍＬ三口燒瓶中，再加入一定量的赤泥，加熱回流一定時(shí)間后，倒出反應(yīng)液，離心過濾，將濾液在７０～９０℃加熱聚合，多余的鹽酸以氯化氫氣體揮發(fā)出來（冷凝回收后可重復(fù)利用），液體部分經(jīng)干燥得到紅棕色的聚合氯化鋁。

結(jié)果與討論

1、鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鋁溶出率的影響

在反應(yīng)時(shí)間為６０ｍｉｎ、反應(yīng)溫度為８０℃的條件下，考察鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鋁溶出率的影響。

由圖１可看出，隨著鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，赤泥中鋁的溶出率逐漸升高；當(dāng)鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)很過１５％后，鋁溶出率趨于穩(wěn)定；繼續(xù)增大鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，鋁溶出率升高不明顯。因此，從成本考慮，選擇鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為１５％。

2、反應(yīng)時(shí)間對鋁溶出率的影響

在鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為１５％、反應(yīng)溫度為８０℃的條件下，考察反應(yīng)時(shí)間對鋁溶出率的影響。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，鋁溶出率逐漸升高；反應(yīng)６０ｍｉｎ后，鋁溶出率趨于穩(wěn)定。這是因?yàn)?，反?yīng)初期，鹽酸濃度較大，反應(yīng)較快；隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，鹽酸濃度降低，未溶出的鋁含量也降低，所以，繼續(xù)延長反應(yīng)時(shí)間對鋁溶出率影響不大。因此，選擇反應(yīng)時(shí)間為６０ｍｉｎ。

3、反應(yīng)溫度對鋁溶出率的影響

在鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為１５％、反應(yīng)時(shí)間為６０ｍｉｎ的條件下，考察反應(yīng)溫度對鋁溶出率的影響。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，隨著反應(yīng)溫度的升高，鋁溶出率逐漸升高；反應(yīng)溫度很過８０℃后，由于鹽酸容易揮發(fā)，參與反應(yīng)的鹽酸濃度降低，導(dǎo)致赤泥中鋁溶出率下降。因此，選擇反應(yīng)溫度為８０℃。

4、聚合氯化鋁的性能

參照ＧＢ　１５８９２－２００９，對在較佳實(shí)驗(yàn)條件下（鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)１５％、反應(yīng)時(shí)間６０ｍｉｎ、反應(yīng)溫度８０℃）制備的聚氯化鋁固體進(jìn)行性能測試。

5、對高嶺土模擬廢水的絮凝實(shí)驗(yàn)

將制備的聚氯化鋁固體絮凝劑在常溫下用水溶解配制成３％的溶液，用于高嶺土模擬廢水的絮凝實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在ｐＨ 值為６～９的范圍內(nèi)，模擬廢水的濁度去除率可達(dá)８０％以上。

結(jié)論

以多晶硅殘液與赤泥為主要原料，制得水處理絮凝劑———聚氯化鋁；在鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為１５％、反應(yīng)時(shí)間為６０ｍｉｎ、反應(yīng)溫度為８０℃的條件下，制得的聚氯化鋁各項(xiàng)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，對高嶺土模擬廢水的濁度去除率達(dá)到８０％以上。該方法實(shí)現(xiàn)了多晶硅殘液及赤泥的綜合利用，以廢治廢，同時(shí)生產(chǎn)出的聚氯化鋁無機(jī)高分子絮凝劑的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，具有較好的應(yīng)用前景。