一种提高聚合氯化铝中alb含量的方法
技术领域
1.本发明涉及饮用水处理技术领域，具体涉及一种提高聚合氯化铝中alb含量的方法。
背景技术：
2.随着现代工业的快速发展，在经济增长的同时，水污染问题也引起了社会的高度重视。混凝作为水处理中最常用的技术之一，其原理是通过混凝剂使水中的胶质或悬浮颗粒产生絮状沉淀而净化水质。聚合氯化铝在水处理中是一种常用的重要的铝系高分子混凝剂。聚合氯化铝的研究在水处理行业中具有重要意义。硫酸铝等传统混凝剂以单体铝形态为主，而以聚合铝为代表的混凝剂则含有大量的初聚体和高分子聚合体，兼具单体铝的水解和高分子絮凝剂的吸附架桥能力，因此聚合铝已逐步发展为无机高分子混凝剂的主流产品。聚合氯化铝被广泛应用于生活饮用水、工业污废水尾水处理和污泥脱水等领域。聚合氯化铝是以 al 为主要成分的一种优良的无机高分子净水材料。alb是聚合氯化铝混凝的关键有效组分，其在混凝处理过程中作用显著。目前传统制备的市售聚合氯化铝有着纯度不高、alb含量低、产品稳定性较差的缺点。目前，对高alb含量聚合氯化铝的研发还有待进一步加强。
3.中国专利申请号cn202010233156.x，发明名称为“一种聚合氯化铝联产低钠高温氧化铝的方法”，公布了一种聚合氯化铝联产低钠高温氧化铝的方法，将氢氧化铝溶液和盐酸溶液混合后，进行溶出反应，获得聚合氯化铝溶液；将氧化铝与所述聚合氯化铝溶液混合后，进行脱碱-聚合反应，获得混合液；将所述混合液过滤，获得滤饼和滤液；将所述滤饼焙烧，获得低钠高温氧化铝，将所述滤液浓缩，获得聚合氯化铝。改方法制备原料价格低廉，制备工艺环保，不仅获得了极低钠含量的氧化铝，该方法还获得了高纯度的聚合氯化铝，但其操作复杂，不利于生产。
4.中国专利申请号cn202111266743.x，发明名称为“一种聚合氯化铝净水剂的制备工艺”，公布了一种聚合氯化铝净水剂的制备工艺，涉及净水剂制备领域。一种聚合氯化铝净水剂的制备工艺，其包括以下步骤：将氢氧化铝粉末加入到氢氧化钠溶液中，加热后得到铝酸钠溶液；将铝酸钠溶液冷却后加入盐酸进行中和，边通入二氧化碳边加入盐酸，反应得到含有氢氧化铝和聚合氯化铝的混合溶液；将混合溶液经过滤后加入盐酸调节盐基度，加热和陈化后，得到聚合氯化铝净水剂。该发明制备得到的聚合氯化铝具有杂质含量低，纯度高等优点，但其alb纯度未得到提高。
技术实现要素：
5.针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种提高聚合氯化铝中alb含量的方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将
其配成质量分数为12%~16%的聚合氯化铝溶液；向反应器中加入铝粉或废铝制品等易溶铝制品，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为5%~7%；然后按铝制品与可见光响应光催化剂质量比40~50：1加入g-c3n4、ag3po4、bi2wo6、改性tio2等可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中；在太阳光、日光灯、led灯等可见光光源照射下反应3~5h，其中可见光光源辐射强度为100w/m2~150w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
7.具体包括以下步骤：1) 在反应器中加入聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为12%~16%的聚合氯化铝溶液。
8.2) 向反应器中加入铝粉或废铝制品等易溶铝制品，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为5%~7%。
9.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比40~50：1加入g-c3n4、ag3po4、bi2wo6、改性tio2等可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中。
10.4) 在太阳光、日光灯、led灯等可见光光源照射下反应3~5h，其中可见光光源辐射强度为100w/m2~150w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
11.其中：步骤（1）中所述控制聚合氯化铝浓度为12%~16%。当聚合氯化铝浓度过低时，最后得到的聚合氯化铝浓度过低，其不经济。当聚合氯化铝浓度过高时，不利于后续的反应。
12.步骤（2）中所述向反应器中加入铝粉或废铝制品等易溶铝制品，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为5%~7%。加入铝制品是为了提高聚合氯化铝中alb含量及铝浓度。铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度小于5%时，对alb含量的提升不明显；铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度大于7%时，有大量铝制品未反应，且过多的铝制品导致反应过程中温度过高，反而降低了alb含量。
13.步骤（3）中加入g-c3n4、ag3po4、bi2wo6、改性tio2等可见光响应光催化剂的目的是促使在光催化反应过程产生羟基自由基的同时产生氢离子（h
），其反应过程为：可见光响应光催化剂 hv
ꢀ→ꢀh e-ꢀꢀ
(1)h
h2o
ꢀ→ꢀ
·
oh h
ꢀꢀ
(2)另外，所述铝制品与可见光响应光催化剂质量比40~50：1。当质量比过低时，过多的可见光响应光催化剂并不能显著提升alb含量，且可能导致反应速率过快，反应过程中温度过高，反而降低了alb含量；当质量比过高时，过少的可见光响应光催化剂无法有效发挥光催化产氢离子作用，alb含量提升不明显。
14.步骤（4）中所在太阳光、日光灯、led灯等可见光光源照射下反应3~5h，其中可见光光源辐射强度为100w/m2~150w/m2。采用可见光源可以降低光催化能耗。当光照时间过短，光催化反应未完全发生；当光照时间过长，能耗较大，且alb的含量并未显著提升，因此不经济。当可见光光源辐射强度过低时，光催化效率较低，所需反应时间过长，甚至不发生反应；当可见光光源辐射强度过高时，对alb含量的提升作用不明显，且能耗较高，还会导致反应速率过快，反应过程中温度过高，反而降低了alb含量。
15.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、本发明提升聚合氯化铝中alb含量的方法简单、能耗较小，所得聚合氯化铝稳定性好、纯度高、易于溶解，有较好的经济效益和社会效益。
16.2、此方法可提高聚合氯化铝alb含量，其性能较好、适用范围广、成本低，可以适应多种水体的处理要求，其具有广阔市场前景，也具有良好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
17.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，实施例中如无特殊说明，采用的原料即为普通市售产品。
18.实施例1：1) 在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为12%的聚合氯化铝溶液。
19.2) 向反应器中加入铝粉，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为5%。
20.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比40：1加入g-c3n4可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中。
21.4) 在太阳光照射下反应3h，其中可见光光源辐射强度为100w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
22.实施例2：1) 在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为14%的聚合氯化铝溶液。
23.2) 向反应器中加入废铝制品，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为6%。
24.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比45：1加入ag3po4可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中。
25.4) 在日光灯照射下反应4h，其中可见光光源辐射强度为125w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
26.实施例3：1) 在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为16%的聚合氯化铝溶液。
27.2) 向反应器中加入铝粉，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为7%。
28.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比50：1加入bi2wo6可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中。
29.4) 在led灯照射下反应5h，其中可见光光源辐射强度为150w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
30.实施例4：1) 在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为12%的聚合氯化铝溶液。
31.2) 向反应器中加入废铝制品，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为5%。
32.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比40：1加入改性tio2可见光响应光催化
剂于聚合氯化铝溶液中。
33.4) 在太阳光照射下反应5h，其中可见光光源辐射强度为150w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
34.实施例5：1) 在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为14%的聚合氯化铝溶液。
35.2) 向反应器中加入铝粉，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为6%。
36.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比45：1加入g-c3n4可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中。
37.4) 在日光灯照射下反应3h，其中可见光光源辐射强度为100w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
38.实施例6：1) 在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为16%的聚合氯化铝溶液。
39.2) 向反应器中加入废铝制品，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为7%。
40.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比50：1加入bi2wo6可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中。
41.4) 在led灯照射下反应4h，其中可见光光源辐射强度为125w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
42.分别测定实施例1~6制得的聚合氯化铝alb含量，及其对水源水中胶体污染物的去除率，数据详见表1。
43.表1 聚合氯化铝的性能参数产品名称alb含量（%）水源水中胶体污染物去除率（%）实施例1所得聚合氯化铝85.193.6实施例2所得聚合氯化铝86.794.4实施例3所得聚合氯化铝87.395.7实施例4所得聚合氯化铝88.596.8实施例5所得聚合氯化铝87.595.4实施例6所得聚合氯化铝88.096.9由上表1可以看出，本发明关于一种提高聚合氯化铝中alb含量的方法制备出的产品alb含量高、性能优异且稳定、对水源水中胶体污染物具有较好处理效果。其说明这是一套切实可行、效果优异的提高聚合氯化铝中alb含量的方法。
44.最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
技术领域
1.本发明涉及饮用水处理技术领域，具体涉及一种提高聚合氯化铝中alb含量的方法。
背景技术：
2.随着现代工业的快速发展，在经济增长的同时，水污染问题也引起了社会的高度重视。混凝作为水处理中最常用的技术之一，其原理是通过混凝剂使水中的胶质或悬浮颗粒产生絮状沉淀而净化水质。聚合氯化铝在水处理中是一种常用的重要的铝系高分子混凝剂。聚合氯化铝的研究在水处理行业中具有重要意义。硫酸铝等传统混凝剂以单体铝形态为主，而以聚合铝为代表的混凝剂则含有大量的初聚体和高分子聚合体，兼具单体铝的水解和高分子絮凝剂的吸附架桥能力，因此聚合铝已逐步发展为无机高分子混凝剂的主流产品。聚合氯化铝被广泛应用于生活饮用水、工业污废水尾水处理和污泥脱水等领域。聚合氯化铝是以 al 为主要成分的一种优良的无机高分子净水材料。alb是聚合氯化铝混凝的关键有效组分，其在混凝处理过程中作用显著。目前传统制备的市售聚合氯化铝有着纯度不高、alb含量低、产品稳定性较差的缺点。目前，对高alb含量聚合氯化铝的研发还有待进一步加强。
3.中国专利申请号cn202010233156.x，发明名称为“一种聚合氯化铝联产低钠高温氧化铝的方法”，公布了一种聚合氯化铝联产低钠高温氧化铝的方法，将氢氧化铝溶液和盐酸溶液混合后，进行溶出反应，获得聚合氯化铝溶液；将氧化铝与所述聚合氯化铝溶液混合后，进行脱碱-聚合反应，获得混合液；将所述混合液过滤，获得滤饼和滤液；将所述滤饼焙烧，获得低钠高温氧化铝，将所述滤液浓缩，获得聚合氯化铝。改方法制备原料价格低廉，制备工艺环保，不仅获得了极低钠含量的氧化铝，该方法还获得了高纯度的聚合氯化铝，但其操作复杂，不利于生产。
4.中国专利申请号cn202111266743.x，发明名称为“一种聚合氯化铝净水剂的制备工艺”，公布了一种聚合氯化铝净水剂的制备工艺，涉及净水剂制备领域。一种聚合氯化铝净水剂的制备工艺，其包括以下步骤：将氢氧化铝粉末加入到氢氧化钠溶液中，加热后得到铝酸钠溶液；将铝酸钠溶液冷却后加入盐酸进行中和，边通入二氧化碳边加入盐酸，反应得到含有氢氧化铝和聚合氯化铝的混合溶液；将混合溶液经过滤后加入盐酸调节盐基度，加热和陈化后，得到聚合氯化铝净水剂。该发明制备得到的聚合氯化铝具有杂质含量低，纯度高等优点，但其alb纯度未得到提高。
技术实现要素：
5.针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种提高聚合氯化铝中alb含量的方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将
其配成质量分数为12%~16%的聚合氯化铝溶液；向反应器中加入铝粉或废铝制品等易溶铝制品，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为5%~7%；然后按铝制品与可见光响应光催化剂质量比40~50：1加入g-c3n4、ag3po4、bi2wo6、改性tio2等可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中；在太阳光、日光灯、led灯等可见光光源照射下反应3~5h，其中可见光光源辐射强度为100w/m2~150w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
7.具体包括以下步骤：1) 在反应器中加入聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为12%~16%的聚合氯化铝溶液。
8.2) 向反应器中加入铝粉或废铝制品等易溶铝制品，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为5%~7%。
9.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比40~50：1加入g-c3n4、ag3po4、bi2wo6、改性tio2等可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中。
10.4) 在太阳光、日光灯、led灯等可见光光源照射下反应3~5h，其中可见光光源辐射强度为100w/m2~150w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
11.其中：步骤（1）中所述控制聚合氯化铝浓度为12%~16%。当聚合氯化铝浓度过低时，最后得到的聚合氯化铝浓度过低，其不经济。当聚合氯化铝浓度过高时，不利于后续的反应。
12.步骤（2）中所述向反应器中加入铝粉或废铝制品等易溶铝制品，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为5%~7%。加入铝制品是为了提高聚合氯化铝中alb含量及铝浓度。铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度小于5%时，对alb含量的提升不明显；铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度大于7%时，有大量铝制品未反应，且过多的铝制品导致反应过程中温度过高，反而降低了alb含量。
13.步骤（3）中加入g-c3n4、ag3po4、bi2wo6、改性tio2等可见光响应光催化剂的目的是促使在光催化反应过程产生羟基自由基的同时产生氢离子（h
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(2)另外，所述铝制品与可见光响应光催化剂质量比40~50：1。当质量比过低时，过多的可见光响应光催化剂并不能显著提升alb含量，且可能导致反应速率过快，反应过程中温度过高，反而降低了alb含量；当质量比过高时，过少的可见光响应光催化剂无法有效发挥光催化产氢离子作用，alb含量提升不明显。
14.步骤（4）中所在太阳光、日光灯、led灯等可见光光源照射下反应3~5h，其中可见光光源辐射强度为100w/m2~150w/m2。采用可见光源可以降低光催化能耗。当光照时间过短，光催化反应未完全发生；当光照时间过长，能耗较大，且alb的含量并未显著提升，因此不经济。当可见光光源辐射强度过低时，光催化效率较低，所需反应时间过长，甚至不发生反应；当可见光光源辐射强度过高时，对alb含量的提升作用不明显，且能耗较高，还会导致反应速率过快，反应过程中温度过高，反而降低了alb含量。
15.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、本发明提升聚合氯化铝中alb含量的方法简单、能耗较小，所得聚合氯化铝稳定性好、纯度高、易于溶解，有较好的经济效益和社会效益。
16.2、此方法可提高聚合氯化铝alb含量，其性能较好、适用范围广、成本低，可以适应多种水体的处理要求，其具有广阔市场前景，也具有良好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
17.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，实施例中如无特殊说明，采用的原料即为普通市售产品。
18.实施例1：1) 在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为12%的聚合氯化铝溶液。
19.2) 向反应器中加入铝粉，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为5%。
20.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比40：1加入g-c3n4可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中。
21.4) 在太阳光照射下反应3h，其中可见光光源辐射强度为100w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
22.实施例2：1) 在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为14%的聚合氯化铝溶液。
23.2) 向反应器中加入废铝制品，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为6%。
24.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比45：1加入ag3po4可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中。
25.4) 在日光灯照射下反应4h，其中可见光光源辐射强度为125w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
26.实施例3：1) 在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为16%的聚合氯化铝溶液。
27.2) 向反应器中加入铝粉，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为7%。
28.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比50：1加入bi2wo6可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中。
29.4) 在led灯照射下反应5h，其中可见光光源辐射强度为150w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
30.实施例4：1) 在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为12%的聚合氯化铝溶液。
31.2) 向反应器中加入废铝制品，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为5%。
32.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比40：1加入改性tio2可见光响应光催化
剂于聚合氯化铝溶液中。
33.4) 在太阳光照射下反应5h，其中可见光光源辐射强度为150w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
34.实施例5：1) 在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为14%的聚合氯化铝溶液。
35.2) 向反应器中加入铝粉，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为6%。
36.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比45：1加入g-c3n4可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中。
37.4) 在日光灯照射下反应3h，其中可见光光源辐射强度为100w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
38.实施例6：1) 在反应器中加入市售聚合氯化铝粉末或聚合氯化铝溶液，并在快速搅拌条件下将其配成质量分数为16%的聚合氯化铝溶液。
39.2) 向反应器中加入废铝制品，并快速搅拌、混合均匀，且铝制品在聚合氯化铝溶液中的浓度为7%。
40.3) 将铝制品与可见光响应光催化剂质量比50：1加入bi2wo6可见光响应光催化剂于聚合氯化铝溶液中。
41.4) 在led灯照射下反应4h，其中可见光光源辐射强度为125w/m2，得到高alb含量聚合氯化铝。
42.分别测定实施例1~6制得的聚合氯化铝alb含量，及其对水源水中胶体污染物的去除率，数据详见表1。
43.表1 聚合氯化铝的性能参数产品名称alb含量（%）水源水中胶体污染物去除率（%）实施例1所得聚合氯化铝85.193.6实施例2所得聚合氯化铝86.794.4实施例3所得聚合氯化铝87.395.7实施例4所得聚合氯化铝88.596.8实施例5所得聚合氯化铝87.595.4实施例6所得聚合氯化铝88.096.9由上表1可以看出，本发明关于一种提高聚合氯化铝中alb含量的方法制备出的产品alb含量高、性能优异且稳定、对水源水中胶体污染物具有较好处理效果。其说明这是一套切实可行、效果优异的提高聚合氯化铝中alb含量的方法。
44.最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
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