由于國內(nèi)污水處理大多采用混凝沉降及氣浮工藝，都加入了大量聚合氯化鋁，以致在污泥中和污泥熱解與焚燒的殘渣中鋁含量較高。經(jīng)實驗分析測試，污泥熱解殘渣鋁含量（按Al203計，以下同）可高達40%以上，具有非常好的回收利用價值。水處理劑聚合氯化鋁又名堿式氯化鋁或羥基氯化鋁，它具有混凝能力強、用量少、凈水效能高、適應能力強的特點，能夠除去水中的鐵、氟、放射性污染物、重金屬、泥沙、油脂、木質素等，是近幾十年來發(fā)展較快的高效水處理劑之一，目前正迅速取代傳統(tǒng)鋁鹽水處理藥劑。開展含鋁污泥熱解或焚燒殘渣制備聚合氯化鋁的研究，有利于實現(xiàn)污水處理過程投加的鋁鹽絮凝藥劑的回收與高效循環(huán)利用，減少污染物排放和資源消耗，對企業(yè)推行清潔生產(chǎn)、資源節(jié)約和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟具有重要的現(xiàn)實意義。

1實驗

1.1樣品與試劑

實驗樣品為遼河油田歡三聯(lián)稠油污水處理污泥在650℃的熱解殘渣，經(jīng)搗碎、過40目篩備用。實驗樣品鋁含量(按Al203計，以下同)48.66%。

試劑：鹽酸、Ca0、NaoH均為分析純。

1.2實驗方法

1.2.1制備A1Cl3溶液及鋁溶出條件實驗

將實驗樣品在不同溫度和時間下在馬弗爐中灼燒脫碳備用；再將一定體積及不同濃度的鹽酸溶液加入錐形瓶中，利用多頭加熱電磁攪拌器，在攪拌條件下緩慢加入一定質量的脫碳殘渣，在不同溫度下反應不同時間后停止攪拌，并離心分離得上清液；較后對上清液進行鋁含量的測定，并計算鋁的溶出率。

1.2.2制備聚合氯化鋁溶液及條件篩選實驗

在較佳鋁溶出條件下制備AICl3溶液；然后加入不同的堿化劑調(diào)整pH值約3.5～4，混合均勻后在不同溫度下放置不同時間，得不同聚合度的聚合氯化鋁液體樣品；較后對聚合氯化鋁液體樣品進行鹽含量和鋁含量的測定。

1.2.3堿化劑的制備

氫氧化鋁(Al(OH)3)凝膠：取在較佳鋁溶出條件下制備的AICl3溶液，加入20%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至6，然后將所得懸浮液過濾，并反復洗滌，所得濾上物為氫氧化鋁凝膠。

Al(OH)3固體：將4.6730g純鋁片加入過量的60%的鹽酸中，待反應結束后滴加飽和NaoH溶液調(diào)至pH為6，然后將所得懸浮液過濾制得氫氧化鋁凝膠，較后將其在100℃下烘干得氫氧化鋁固體。

2實驗結果與討論

2.1制備AlCl3溶液及鋁溶出率條件篩選

2.1.1灼燒溫度對鋁溶出率的影響

不同灼燒溫度對鋁在鹽酸中溶出率的影響見圖1。

圖1可以看出，當灼燒溫度為700℃時，殘渣中鋁的溶出率達到90%左右。當灼燒溫度上升到850℃以上時，鋁在鹽酸中的溶出率開始下降。因此，在酸溶出之前，增加灼燒工藝，可使鋁的溶出率大大提高，灼燒溫度可控制在700～750℃。

2.1.2灼燒時間對鋁溶出率的影響

在700℃條件下保溫，灼燒時間對鋁溶出率的影響見圖2。

圖2表明：當殘渣加熱到700℃后，繼續(xù)灼燒1h，鋁的溶出率可達到90%左右，焙燒時間控制在0.5～2h，可提高鋁在鹽酸中的溶出率；灼燒時間很過1h后，對鋁溶出率影響不大，因此較佳灼燒時間為0.5～1h。

2.1.3酸溶溫度對鋁溶出率的影響

加酸摩爾比為1：1．2鹽酸濃度為25%（質量分數(shù)），在不同酸溶溫度下進行酸溶出實驗，酸溶溫度對鋁溶出率的影響見圖3。

由圖3可知，當加酸摩爾比、鹽酸濃度一定時，酸溶加熱對殘渣中鋁的溶出率影響不大，因此采用室溫酸溶反應即可。

2.1.4酸溶時間對鋁溶出率的影響

加酸摩爾比為1：1.2，鹽酸濃度為25%（質量分數(shù)），在常溫下分別在不同酸溶時間條件下進行酸溶出實驗，酸溶時間對鋁溶出率的影響見圖4。

由圖4可知：加酸摩爾比、鹽酸濃度一定時，殘渣中鋁的溶出率隨酸溶時間的增加而增大。酸溶時間少于Sh時，增幅較大，大于5h時，增幅較小，因此較優(yōu)酸溶時間為5h。

2.1.5加酸摩爾比、鹽酸起始濃度對鋁溶出率的影響

加酸摩爾比是指反應時加入的鹽酸與實驗樣品中鋁的摩爾比。酸溶時間為2～5h，加酸摩爾比、鹽酸濃度對產(chǎn)品質量的影響見表1。

表1數(shù)據(jù)表明：當鹽酸的濃度相同時，產(chǎn)品的鋁溶出率隨加酸摩爾比的增加而增加，溶液中鋁含量隨加酸摩爾比的增加反而變小。這是因為隨著加酸摩爾比的增加，雖然殘渣中的鋁溶出率增大，但當增至過大時，多余酸液使反應后液體的體積變大，反而使產(chǎn)品中鋁含量變低。加酸摩爾比一定時，產(chǎn)品的鋁溶出率隨加酸濃度的增加而增加，但增加幅度不大；產(chǎn)品的鋁含量，隨加酸濃度的增加而大幅度增加。當鹽酸的濃度達25%后，產(chǎn)品中鋁溶出率、鋁含量增加不明顯。因而，選用25%鹽酸、氧化鋁與鹽酸的摩爾比為1：1.0～1：1.2為宜。

2.2制備聚合氯化鋁的堿化劑篩選

采用不同堿化劑的實驗數(shù)據(jù)見表2。從表2制備聚合氯化鋁樣品的鹽含量與鋁含量可知，實驗過程中升溫對提高產(chǎn)品的鹽含量貢獻不大。在實驗過程中，用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值，容易造成局部堿過量，而生成的氫氧化鋁沉淀在后續(xù)反應過程中較難溶解，制得的產(chǎn)品也不穩(wěn)定；改用堿性較溫和的Ca0粉末調(diào)節(jié)pH值，且在室溫下進行，制得的產(chǎn)品符合GB158921995《水處理劑聚合氯化鋁》指標要求，產(chǎn)品比較穩(wěn)定，且工藝流程簡單。因此選擇加入Ca0粉末，聚合反應時間為1d，調(diào)節(jié)pH值為3.5。

2.3Ca0加入量對鹽含量的影響

不同ca0粉末加入量，放置老化1d后測定鹽含量的實驗數(shù)據(jù)見表3。

從表3可看出，隨著Ca0粉末加入量的增加，鹽含量增大，但實驗過程中發(fā)現(xiàn)在Ca0加入量大于一定量后，Ca0粉末易結塊，加量再增大甚至會在實驗瓶底上結硬塊，很難去除。綜合考慮成本因素，確定Ca0粉末加量為2.8～3.2g。

3結論

研究結果表明，遼河油田歡三聯(lián)稠油污水處理污泥的熱解殘渣具有很好的鋁資源回收和再生利用價值。其回收與再生工藝條件為：

◆將熱解殘渣在650～800℃焙燒增加鋁鹽的反應活性，焙燒時間控制在0.5～2h，可提高鋁在鹽酸中的溶出率；焙燒溫度為700～750℃,焙燒時間控制在0.5～1h即可。

◆將經(jīng)過焙燒活化的殘渣在常溫下進行酸溶，酸溶時間為2～5h，選用25%～30%鹽酸，氧化鋁與鹽酸的摩爾比為1：1.0～1：1.2為宜。

◆將溶出的鋁溶液制備聚合氯化鋁，在常溫下采用Ca0粉末來調(diào)節(jié)pH值為3.5，聚合反應時間為1d，即可得聚合氯化鋁溶液。