由于國(guó)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?jiān)袖X含量較高。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試，污泥熱解殘?jiān)X含量（按Al203計(jì)，以下同）可高達(dá)40%以上，具有非常好的回收利用價(jià)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(qiáng)、用量少、凈水效能高、適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠除去水中的鐵、氟、放射性污染物、重金屬、泥沙、油脂、木質(zhì)素等，是近幾十年來(lái)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(kāi)展含鋁污泥熱解或焚燒殘?jiān)苽渚酆下然X的研究，有利于實(shí)現(xiàn)污水處理過(guò)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(duì)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(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1實(shí)驗(yàn)

1.1樣品與試劑

實(shí)驗(yàn)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?jiān)?jīng)搗碎、過(guò)40目篩備用。實(shí)驗(yàn)樣品鋁含量(按Al203計(jì)，以下同)48.66%。

試劑：鹽酸、Ca0、NaoH均為分析純。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1制備A1Cl3溶液及鋁溶出條件實(shí)驗(yàn)

將實(shí)驗(yàn)樣品在不同溫度和時(shí)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(zhì)量的脫碳?xì)堅(jiān)?，在不同溫度下反?yīng)不同時(shí)間后停止攪拌，并離心分離得上清液；較后對(duì)上清液進(jìn)行鋁含量的測(cè)定，并計(jì)算鋁的溶出率。

1.2.2制備聚合氯化鋁溶液及條件篩選實(shí)驗(yàn)

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(shí)間，得不同聚合度的聚合氯化鋁液體樣品；較后對(duì)聚合氯化鋁液體樣品進(jìn)行鹽含量和鋁含量的測(cè)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(guò)濾，并反復(fù)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(guò)量的60%的鹽酸中，待反應(yīng)結(jié)束后滴加飽和NaoH溶液調(diào)至pH為6，然后將所得懸浮液過(guò)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(duì)鋁溶出率的影響

不同灼燒溫度對(duì)鋁在鹽酸中溶出率的影響見(jiàn)圖1。

圖1可以看出，當(dāng)灼燒溫度為700℃時(shí)，殘?jiān)袖X的溶出率達(dá)到90%左右。當(dāng)灼燒溫度上升到850℃以上時(shí)，鋁在鹽酸中的溶出率開(kāi)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(shí)間對(duì)鋁溶出率的影響

在700℃條件下保溫，灼燒時(shí)間對(duì)鋁溶出率的影響見(jiàn)圖2。

圖2表明：當(dāng)殘?jiān)訜岬?00℃后，繼續(xù)灼燒1h，鋁的溶出率可達(dá)到90%左右，焙燒時(shí)間控制在0.5～2h，可提高鋁在鹽酸中的溶出率；灼燒時(shí)間很過(guò)1h后，對(duì)鋁溶出率影響不大，因此較佳灼燒時(shí)間為0.5～1h。

2.1.3酸溶溫度對(duì)鋁溶出率的影響

加酸摩爾比為1：1．2鹽酸濃度為25%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），在不同酸溶溫度下進(jìn)行酸溶出實(shí)驗(yàn)，酸溶溫度對(duì)鋁溶出率的影響見(jiàn)圖3。

由圖3可知，當(dāng)加酸摩爾比、鹽酸濃度一定時(shí)，酸溶加熱對(duì)殘?jiān)袖X的溶出率影響不大，因此采用室溫酸溶反應(yīng)即可。

2.1.4酸溶時(shí)間對(duì)鋁溶出率的影響

加酸摩爾比為1：1.2，鹽酸濃度為25%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），在常溫下分別在不同酸溶時(shí)間條件下進(jìn)行酸溶出實(shí)驗(yàn)，酸溶時(shí)間對(duì)鋁溶出率的影響見(jiàn)圖4。

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

2.1.5加酸摩爾比、鹽酸起始濃度對(duì)鋁溶出率的影響

加酸摩爾比是指反應(yīng)時(shí)加入的鹽酸與實(shí)驗(yàn)樣品中鋁的摩爾比。酸溶時(shí)間為2～5h，加酸摩爾比、鹽酸濃度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響見(jiàn)表1。

表1數(shù)據(jù)表明：當(dāng)鹽酸的濃度相同時(shí)，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?yàn)殡S著加酸摩爾比的增加，雖然殘?jiān)械匿X溶出率增大，但當(dāng)增至過(guò)大時(shí)，多余酸液使反應(yīng)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(shí)，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(dāng)鹽酸的濃度達(dá)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中升溫對(duì)提高產(chǎn)品的鹽含量貢獻(xiàn)不大。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值，容易造成局部堿過(guò)量，而生成的氫氧化鋁沉淀在后續(xù)反應(yīng)過(guò)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(jìn)行，制得的產(chǎn)品符合GB158921995《水處理劑聚合氯化鋁》指標(biāo)要求，產(chǎn)品比較穩(wěn)定，且工藝流程簡(jiǎn)單。因此選擇加入Ca0粉末，聚合反應(yīng)時(shí)間為1d，調(diào)節(jié)pH值為3.5。

2.3Ca0加入量對(duì)鹽含量的影響

不同ca0粉末加入量，放置老化1d后測(cè)定鹽含量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在Ca0加入量大于一定量后，Ca0粉末易結(jié)塊，加量再增大甚至?xí)趯?shí)驗(yàn)瓶底上結(jié)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(jié)論

研究結(jié)果表明，遼河油田歡三聯(lián)稠油污水處理污泥的熱解殘?jiān)哂泻芎玫匿X資源回收和再生利用價(jià)值。其回收與再生工藝條件為：

◆將熱解殘?jiān)?50～800℃焙燒增加鋁鹽的反應(yīng)活性，焙燒時(shí)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(shí)間控制在0.5～1h即可。

◆將經(jīng)過(guò)焙燒活化的殘?jiān)诔叵逻M(jìn)行酸溶，酸溶時(shí)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(lái)調(diào)節(jié)pH值為3.5，聚合反應(yīng)時(shí)間為1d，即可得聚合氯化鋁溶液。