合成聚合氯化铝的工艺方法

聚合氯化铝的合成方法按照原料的不同可分为金属铝法、活性氢氧化铝法、三氧化二铝法、氯化铝法等；其中，金属铝法制备聚合氯化铝按生产工艺的不同，又可以分为酸溶法、碱溶法、中和法等。主要介绍几种以含铝资源为原料制备聚合氯化铝的工艺方法。

1、酸溶法

目前，以含铝资源制备聚合氯化铝产品的工艺方法中应用较广泛的就是酸溶法，具体步骤如下：先将盐酸和水按照一定比例混合后投入一定量的含铝资源中，在一定的温度下使之充分反应一段时间后，再将反应产物放在一定温度下熟化若干小时，得到的上层清液即是聚合氯化铝溶液；将上清液浓缩烘干即可得到聚合氯化铝固体。酸溶法的生产工艺流程如图1所示。

酸溶法制备聚合氯化铝所涉及的反应方程式如下。

（1）含铝资源中的铝和氧化铝在盐酸中的溶出反应：

2Al+6HCl+12H₂O→2[Al(OH₂)₆]Cl₃+3H₂（g）

Al₂O₃+6HCl+9H₂O→2[Al(OH₂)₆]Cl₃

（2）随着铝和氧化铝的溶出，溶液pH升高，发生水解反应：

[Al(OH₂)₆]Cl₃↔[Al(OH₂)₅(OH)]Cl₂+HCl

[Al(OH₂)₅(OH)]Cl₂↔[Al(OH₂)₄(OH)₂]Cl+HCl

（3）水解生成的盐酸继续和含铝资源反应，溶液pH继续升高，发生架桥聚合反应：

2[Al(OH₂)₅(OH)]Cl₂↔[Al(OH₂)₈(OH)₂]Cl₄+2H₂O

2[Al(OH₂)₄(OH)₂]Cl↔[Al₂(OH₂)₆(OH)₄]Cl₂+2H₂O

酸溶法合成聚合氯化铝有着加快反应速率、实验或者生产所需的设备少、制备产品的工艺相对简单、操作方便等特点，因此国内企业大多采用该种方法制备聚合氯化铝产品。但制得的聚合氯化铝产品中的杂质含量偏高，尤其是重金属元素含量容易超标，产品质量不稳定，设备腐蚀比较严重。

2、碱溶法

碱溶法是将一定浓度的氢氧化钠溶液投入一定量的含铝资源中使之反应，最终反应得到铝酸钠溶液，再用盐酸对反应产物进行pH的调节，得到聚合氯化铝溶液。碱溶法制得的产品有着较好的外观，较少的水不溶物，但制得的聚合氯化铝的盐含量较高，原材料消耗过多，生产工艺难度较高，设备投资较大且用碱量大，还要大量盐酸中和，成本较高，故现阶段其应用受到一定限制。碱溶法的生产工艺流程如图2所示。

3、中和法

中和法亦称二步法，先将烧碱和盐酸分别与含铝资源反应，制得铝酸钠和三氯化铝；然后将铝酸钠和三氯化铝以合适的配比合成聚合氯化铝。碱溶法制备聚合氯化铝的关键在于合成聚合氯化铝时，铝酸钠和三氯化铝溶液之间的配比需要严格控制，才能使聚合氯化铝产品的盐基度和氧化铝质量分数达到国家标准的要求。通过中和法制得的聚合氯化铝产品中所含不溶物杂质较少，但因其生产成本较高，没有得到广泛的应用。中和法的生产工艺流程如图3所示。