聚合氯化铝实验操作步骤

　　目前，国内外成熟的聚合氯化铝制备工艺很多，大多采用盐酸与铝土矿、铝酸钙先后反应，采用优质昂贵的铝屑、氢氧化铝等原材料生产优质聚合氯化铝，前者的缺点是铝土矿不易溶解，与盐酸反应不完全，造成原材料浪费和大量废渣，从而增加了废渣清理的劳动强度和成本，废渣的利用和处置量的增加，使这一过程成为一个非常困难和头疼的污染问题，后者的缺点是原材料成本高。在聚合氯化铝的制备过程中，盐酸浓度是一个重要指标，它直接影响铝酸钙粉体的溶解速度，进而影响产品的产量和质量。

　　具体混合方案为：

　　盐酸含量由5%提高到9%，与一定质量的铝酸钙粉反应（实验室设置为15g）。合成时间暂定为2小时，质量比（mass ratio）暂定为2倍（根据相关数据）。系列试验数据如下：产品氧化铝含量百分比分别为6.39、6.31、7.0、6.38和6.3；成本（元/吨）分别为248.6、252.7、228.6、249.2和252.1。因此，每吨产品成本随盐酸质量分数的变化而变化。当盐酸质量分数从5%增加到7%时，产品成本（raw material）逐渐降低；当盐酸质量分数从7%增加到9%时，产品成本逐渐增加。因此，当质量分数为7%时，成本较低，质量（quality）较好。

　　理论分析：

　　实验室用盐酸和铝酸钙粉制备聚合氯化铝pac的反应原理是：盐酸中的氯离子与钙粉中的铝离子和水中的氢氧离子反应，然后进一步聚合。简单的反应式为：Cl+Al+Oh→[Al2（Oh）nCl6-n]m。从反应式可以看出聚合氯化铝是一种高分子聚合物，是由多种氯离子、氢氧离子和两种铝离子通过离子键结合而成。每个离子之间都有一个平衡（balance）关系，任何离子浓度过高或过低都会破坏平衡。根据实验数据，盐酸浓度太低，无法与钙粉中的铝反应，铝不能完全溶解；盐酸浓度太高，因为该反应是放热反应，产生大量热量。反应未结束时，盐酸大量挥发，导致反应不完全，溶解速率低，造成原料（raw material）浪费，成本增加。