聚氯化铝的制备方法发明专利

专利名称：聚氯化铝的制备方法

专利类型：发明专利

专利申请（专利权）人：内蒙古蒙泰集团有限公司
权利人地址：内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜区伊煤北路35号

专利发明（设计）人：高培君,尚东捷,赵雄慧,张雪,洪景南,豆卫博,李海军,叶文圣,韩帅,刘思敏,高越,杨阳,张河

专利摘要：本发明涉及聚氯化铝的制备方法。该制备方法使用包含含硅化合物的酸性溶液(例如，由酸碱联合处理粉煤灰所得的废酸液)制备聚氯化铝，并且通过将该酸性溶液的盐基度调节至0%以上，然后再与碱性盐反应，从而解决了在使用这样的酸性溶液制备聚氯化铝的过程中遇到的过滤困难的问题。

主权利要求：聚氯化铝的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及水处理剂的制备技术领域，尤其涉及一种聚氯化铝的制备方法。
背景技术
[0002] 聚氯化铝(PAC)也称聚合氯化铝，它是介于AlCl3和Al(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，是目前应用最广、销售量最大的水处理剂，其具有优良的电中和能力和架桥吸附能力，投加到水中后表现出优异的净水效果。
[0003] 在目前生产PAC的方法中，以酸溶一步法、酸浸中和两步法、凝胶法、热分解法等为主，常用原料主要有单质铝、铝矾土、工业合成盐酸等。然而，这些方法存在纯度较低、工艺流程复杂和成本较高等问题。
[0004] 为了解决上述问题，CN114084895A提出了一种利用粉煤灰处理所产生的废循环酸液制备PAC的方法。该废循环酸液为将粉煤灰经多次循环碱溶再酸溶后产生的废酸液，此废酸液成分复杂，最显著的特征是包含较高浓度的氧化铝、一定浓度的含硅化合物等。该制备方法包括：将所述废循环酸液与铝酸钙粉在高温搅拌条件下混合反应，得到聚氯化铝浑浊溶液，将聚氯化铝浑浊溶液过滤得到澄清溶液，然后将澄清溶液在高温常压条件下静置熟化，即得聚氯化铝溶液。由于该方法中使用的铝源是处理粉煤灰的废循环酸液，从而有效地利用了上游工艺中产生的废酸液，减少了废酸液对环境的污染，并且大大降低了聚氯化铝的生产成本，还具备产品纯度高、生产工艺简单的优点。
[0005] 然而，本发明人发现，在包括该方法在内的现有技术方法中，当使用包含一定量的含硅化合物(例如，硅酸或硅酸盐)的酸性溶液(例如，上述废循环酸液)制备聚氯化铝时，得到聚氯化铝浑浊溶液，其在过滤时所需的过滤时间长，过滤困难，甚至无法过滤，从而大大影响了生产效率。
[0006] 对于用于制备聚氯化铝的工业方法而言，生产效率是至关重要的，过滤困难或过滤时间长将限制该方法在工业中的应用。
[0007] 因此，在使用这样的方法制备聚氯化铝的过程中遇到的过滤困难的问题亟待解决。
发明内容
[0008] 本发明是鉴于上述问题而完成的。
[0009] 具体地，本发明在使用包含一定量的含硅化合物的酸性溶液(例如，用于酸碱联合处理粉煤灰的废酸液)制备聚氯化铝时通过调节酸性溶液的盐基度解决了以上问题。
[0010] 本发明人出乎预料地发现，当使用包含一定量的含硅化合物的酸性溶液(例如，用于酸碱联合处理粉煤灰的废酸液)制备聚氯化铝时，通过将该酸性溶液的盐基度调节至0%以上，过滤后得到半成品溶液，然后再与碱性盐(例如，铝酸钙粉)反应，能够使得聚氯化铝的过滤性能得到显著改善，过滤效率大大提高。
[0011] 不受理论的束缚，但是本发明人认为，造成过滤困难的原因是由于酸性溶液中存在一定量的含硅化合物(例如，硅酸或硅酸盐)，在与铝酸钙粉反应时，将析出硅酸沉淀，阻碍浆液过滤。本发明人发现，通过将酸性溶液的盐基度控制在0%以上，再加入铝酸钙粉反应，含硅化合物将保持溶解状态，从而不会析出硅酸阻碍浆液过滤。
[0012] 因此，本发明包含下述具体实施方式。
[0013] 1.一种聚氯化铝的制备方法，包括以下步骤：
[0014] (a)提供酸性溶液，其包含，基于酸性溶液计：
[0015] 0.5‑18质量%、优选地1‑9质量%、更优选地4‑8质量%的游离酸，所述游离酸包含盐酸，
[0016] 0.05‑4.0g/L、优选地0.1‑2.0g/L、更优选地0.3‑1.5g/L的以二氧化硅计的硅元素，
[0017] 10‑140g/L、优选地20‑70g/L、更优选地30‑60g/L的以氧化铝计的铝元素；
[0018] (b)将步骤(a)中提供的酸性溶液的盐基度调节至0%以上、优选地0.5%‑10%、更优选地0.7%‑8%，过滤后得到半成品溶液；以及
[0019] (c)将步骤(b)中获得的半成品溶液与碱性盐混合反应，得到混合浆液，优选地其中所述碱性盐选自铝酸钙、碳酸钙和碳酸钠，更优选铝酸钙；和
[0020] (d)将步骤(c)中获得的混合浆液过滤后制得聚氯化铝。
[0021] 2.如条目1所述的制备方法，其中所述酸性溶液为得自粉煤灰处理的废酸液，优选地所述酸性溶液为将碱溶处理的粉煤灰进行酸溶处理得到的废酸液，更优选地所述废酸液通过如下步骤获得：
[0022] (i)将粉煤灰与碱溶液、优选地氢氧化钠溶液混合，进行碱溶反应，过滤后得到碱溶粉煤灰，优选地该碱溶粉煤灰包含铝酸钠、硅酸钠、莫来石、氧化铝、氧化铁、氧化钙和石英；
[0023] (ii)将步骤(i)中获得的碱溶粉煤灰与酸溶液、优选地盐酸溶液混合，进行酸溶反应，过滤后得到含铝酸液，其中所述酸溶液中的游离酸的质量分数浓度为8‑35%、特别地15%‑18%；

[0024] (iii)将上一步骤获得的含铝酸液中的游离酸的质量分数升高至8‑35%、优选地15%‑18%，得到经调整的酸溶液；

[0025] (iv)将另外的粉煤灰与碱溶液、优选地氢氧化钠溶液混合，进行碱溶反应，过滤后得到碱溶粉煤灰，优选地该碱溶粉煤灰包含铝酸钠、硅酸钠、莫来石、氧化铝、氧化铁、氧化钙和石英；
[0026] (v)将步骤(iii)中获得的经调整的酸溶液与根据步骤(iv)获得的碱溶粉煤灰混合，进行酸溶反应，过滤后再次形成含铝酸液；和
[0027] (vi)任选地使用上一步骤中获得的含铝酸液重复上述步骤(iii)‑(v)一次或多次、优选地2‑50次、更优选地2‑20次、进一步优选地5‑15次，得到废酸液。
[0028] 3.如条目2所述的制备方法，其中：
[0029] 在每次碱溶反应中，反应条件满足以下的一个或多个：(1)所述碱溶液的浓度为100‑150g/L，(2)粉煤灰和所述碱溶液的固液质量比为1:3‑1:6，(3)反应温度为80‑130℃，(4)反应时间为1‑5小时，和(5)搅拌速率为800‑1200r/min；和/或

[0030] 在每次酸溶反应中，反应条件满足以下的一个或多个：(1)所述碱溶粉煤灰与所述酸溶液的固液比为1:6‑1:12；(2)反应温度为80‑130℃；(3)反应时间为2‑7小时，和(5)搅拌速率为800‑1200r/min。
[0031] 4.如条目1‑3中任一项所述的制备方法，其中所述酸性溶液进一步包含选自以下物质的一种或多种：以Fe2O3计的铁元素、以CaO计的钙元素和以TiO2计的钛元素；特别地，以Fe2O3计的铁元素的含量为2‑30g/L、优选地4‑15g/L、更优选地4‑9g/L，以CaO计的钙元素的含量为0‑40g/L、优选地8‑20g/L、更优选地10‑15g/L，以TiO2计的钛元素的含量为0‑10g/L、优选地1‑3g/L。

[0032] 5.如条目1‑3中任一项所述的制备方法，其中步骤(b)通过向步骤(a)中提供的酸性溶液添加碱进行，特别地所述碱选自金属氢氧化物和氨水，优选氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化铝、氢氧化镁、及其组合，更优选地氢氧化钠或氢氧化铝、进一步优选地氢氧化铝。
[0033] 6.如条目5所述的制备方法，其中步骤(b)通过如下进行：将所述碱和步骤(a)中提供的酸性溶液按照固液质量比为0.01:1‑0.3:1、优选地0.04:1‑0.12:1、进一步优选地0.08:1‑0.1:1的比例混合。

[0034] 7.如条目5所述的制备方法，其中在步骤(b)中，将所述碱和步骤(a)中提供的酸性溶液在40‑150℃、优选地80‑110℃下混合反应1‑8小时、优选地2‑4小时。
[0035] 8.如条目1‑3中任一项所述的制备方法，其中在步骤(c)中，将所述碱性盐和步骤(b)中获得的半成品溶液按照固液质量比为0.01:1‑0.3:1、优选地0.05:1‑0.15:1、进一步优选地0.08:1‑0.13:1的比例混合。
[0036] 9.如条目1‑3中任一项所述的制备方法，其中在步骤(c)中，将所述碱性盐和步骤(b)中获得的半成品溶液在40‑150℃、优选地80‑130℃下混合反应0.5‑6小时、优选地1‑3小时。
[0037] 10.如条目1‑3中任一项所述的制备方法，其中所述游离酸进一步包含硫酸、碳酸、磷酸、或其组合。
附图说明
[0038] 由结合附图考虑的实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易领会，其中：
[0039] 图1示出了根据本发明的利用得自粉煤灰处理的废循环酸液制备聚氯化铝的方法的示意性流程图。
具体实施方式
[0040] 在与粉煤灰相关的领域中，由于粉煤灰中各元素在体系中的存在形式复杂，为了便于描述，通常在提及各元素时会将其以其氧化物的形式提及并且会将其量以折算的氧化物的量来表示。本文中也采用了这一通用表示方法。
[0041] 因此，在本文中提及一种元素的氧化物时，该氧化物表示该元素在体系中的各种可能形式。例如，在酸性溶液中，硅元素可能以硅酸或硅酸盐的形式存在，但在此以二氧化硅表示，并且硅元素的量以二氧化硅作为构成单元进行折算；铝元素可能以氯化铝的形式存在，但在此以氧化铝表示，并且铝元素的量以氧化铝作为构成单元进行折算。这是本领域的常用表示方法，本领域技术人员将容易地理解。
[0042] 另外，还应该理解，本文中的表述“以X氧化物计的X元素”意指X元素的量以其氧化物形式作为构成单元进行折算。例如，表述“以二氧化硅计的硅元素”意指硅元素的量以二氧化硅(SiO2)作为构成单元进行折算；表述“以氧化铝计的铝元素”意指铝元素的量以氧化铝(Al2O3)作为构成单元进行折算；表述“以Fe2O3计的铁元素”意指铁元素的量以Fe2O3作为构成单元进行折算；表述“以CaO计的钙元素”意指钙元素的量以CaO作为构成单元进行折算；表述“以TiO2计的钛元素”意指钛元素的量以TiO2作为构成单元进行折算。这是本领域的常用表示方法，本领域技术人员将容易地理解。
[0043] 除非另外说明，否则本文中给出的含量均基于质量计。
[0044] 与数值结合的表述“约”是指基于指定数值的±10%、优选地±5%、更优选地±1%、仍然更优选地低于±0.1%的变化。
[0045] 除非另外说明，否则当本文中描述数值范围时包括端点值。当给出两个或更多个优选或示例的数值或数值范围时，不言自明的是，通过组合不同的数值或端点形成的所有范围同样包括在本发明的范围内。
[0046] 通过下面的详细描述，本发明的这些和其它方面、特征和优点对于技术人员变得明晰。在本上下文中，来自本发明的一个方面的任何特征或任何实施方式可用于本发明的任何其它方面。此外，不言自明的是，本文中所包含的实施方式旨在描述和说明本发明，而不是限制本发明，并且特别地，本发明不限于这些实施方式。
[0047] 本发明涉及一种聚氯化铝的制备方法，包括以下步骤：
[0048] (a)提供酸性溶液，其包含，基于酸性溶液计：
[0049] 0.5‑18质量%、优选地1‑9质量%、更优选地4‑8质量%的游离酸，所述游离酸包含盐酸，
[0050] 0.05‑4.0g/L、优选地0.1‑2.0g/L、更优选地0.3‑1.5g/L的以二氧化硅计的硅元素，
[0051] 10‑140g/L、优选地20‑70g/L、更优选地30‑60g/L的以氧化铝计的铝元素；
[0052] (b)将步骤(a)中提供的酸性溶液的盐基度调节至0%以上、优选地0.5%‑10%、更优选地0.7%‑8%，过滤后得到半成品溶液；以及
[0053] (c)将步骤(b)中获得的半成品溶液与碱性盐混合反应，得到混合浆液，优选地其中所述碱性盐选自铝酸钙、碳酸钙和碳酸钠，更优选铝酸钙；和
[0054] (d)将步骤(c)中获得的混合浆液过滤后制得聚氯化铝。
[0055] 1.步骤(a)：提供酸性溶液
[0056] 1.1酸性溶液的组成
[0057] 本发明中使用的酸性溶液可包含，基于酸性溶液计：
[0058] 0.5‑18质量%、优选地1‑9质量%、更优选地4‑8质量%的游离酸，所述游离酸包含盐酸，
[0059] 0.05‑4.0g/L、优选地0.1‑2.0g/L、更优选地0.3‑1.5g/L的以二氧化硅计的硅元素，
[0060] 10‑140g/L、优选地20‑70g/L、更优选地30‑60g/L的以氧化铝计的铝元素。
[0061] 在一种或多种实施方式中，盐酸在所述游离酸中占比50质量%‑100质量%，例如为约：50质量%、60质量%、70质量%、80质量%、90质量%、100质量%，基于所述游离酸计。
[0062] 在一种或多种实施方式中，所述游离酸可进一步包含硫酸、碳酸、磷酸、或其组合。
[0063] 在一种或多种实施方式中，在所述酸性溶液中，所述游离酸的含量可为约0.5‑18质量%、优选地1‑9质量%、更优选地4‑8质量%，例如为约：1质量%、2质量%、3质量%、4质量%、5质量%、6质量%、7质量%、8质量%、9质量%、10质量%、11质量%、12质量%、13质量%、14质量%、15质量%、16质量%、17质量%、18质量%、或由上述值的任意两个限定的范围，基于所述酸性溶液计。
[0064] 在一种或多种实施方式中，在所述酸性溶液中，以二氧化硅计的硅元素可以硅酸和/或硅酸盐等形式存在。
[0065] 在一种或多种实施方式中，在所述酸性溶液中，以二氧化硅计的硅元素的含量可为约0.05‑4.0g/L、优选地0.1‑2.0g/L、更优选地0.3‑1.5g/L，例如为约：0.08g/L、0.1g/L、0.2g/L、0.3g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.6g/L、0.7g/L、0.8g/L、0.9g/L、1.0g/L、1.1g/L、1.2g/L、1.3g/L、1.4g/L、1.5g/L、1.6g/L、1.7g/L、1.8g/L、1.9g/L、2.0g/L、2.1g/L、2.2g/L、2.3g/L、2.4g/L、2.5g/L、2.6g/L、2.7g/L、2.8g/L、2.9g/L、
3.0g/L、3.1g/L、3.2g/L、3.3g/L、3.4g/L、3.5g/L、3.6g/L、3.7g/L、3.8g/L、3.9g/L、4.0g/L、或由上述值的任意两个限定的范围，基于所述酸性溶液计。

[0066] 在一种或多种实施方式中，在所述酸性溶液中，以氧化铝计的铝元素可以铝离子、例如氯化铝等形式存在。
[0067] 在一种或多种实施方式中，在所述酸性溶液中，所述以氧化铝计的铝元素的含量可为约10‑140g/L、优选地20‑70g/L、更优选地30‑60g/L，例如为约：10g/L、20g/L、30g/L、40g/L、50g/L、60g/L、70g/L、80g/L、90g/L、100g/L、110g/L、120g/L、130g/L、140g/L、或由上述值的任意两个限定的范围，基于所述酸性溶液计。
[0068] 在一种或多种实施方式中，在所述酸性溶液中，所述氯离子的含量为大于5质量%、大于9质量%、大于18质量%，例如为大于：5质量%、6质量%、7质量%、8质量%、9质量%、10质量%、11质量%、12质量%、13质量%、14质量%、15质量%、16质量%、17质量%、18质量%、或由上述值的任意两个限定的范围，基于所述酸性溶液计。特别地，所述氯离子的含量可在9质量%‑24质量%的范围内，例如为9质量%、10质量%、11质量%、12质量%、13质量%、14质量%、15质量%、16质量%、17质量%、18质量%、19质量%、20质量%、21质量%、22质量%、23质量%、或24质量%。

[0069] 在一种或多种实施方式中，所述酸性溶液可进一步包含选自以下物质的一种或多种：以Fe2O3计的铁元素、以CaO计的钙元素和以TiO2计的钛元素。
[0070] 在一种或多种实施方式中，以Fe2O3计的铁元素可以铁离子的形式存在，以CaO计的钙元素可以钙离子的形式存在，以TiO2计的钛元素可以钛离子的形式存在。
[0071] 在一种或多种实施方式中，在所述酸性溶液中，以Fe2O3计的铁元素的含量为2‑30g/L、优选地4‑15g/L、更优选地4‑9g/L，例如为约：3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、14g/L、15g/L、16g/L、17g/L、18g/L、19g/L、20g/L、或由上述值的任意两个限定的范围，基于所述酸性溶液计。
[0072] 在一种或多种实施方式中，在所述酸性溶液中，以CaO计的钙元素的含量为约0‑40g/L、优选地8‑20g/L、更优选地10‑15g/L，例如为约：1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、14g/L、15g/L、16g/L、17g/L、18g/L、19g/L、20g/L、21g/L、22g/L、23g/L、24g/L、25g/L、26g/L、27g/L、28g/L、29g/L、30g/L、或由上述值的任意两个限定的范围，基于所述酸性溶液计。
[0073] 在一种或多种实施方式中，在所述酸性溶液中，TiO2的含量为约0‑10g/L、优选地1‑3g/L，例如为约：0.1g/L、0.5g/L、1.0g/L、1.1g/L、1.5g/L、2.0g/L、2.5g/L、3.0g/L、3.5g/L、4.0g/L、4.5g/L、5.0g/L、5.5g/L、6.0g/L、或由上述值的任意两个限定的范围，基于所述酸性溶液计。

[0074] 在一种或多种实施方式中，所述酸性溶液可包括20‑70g/L的以Al2O3计的铝元素、1‑9质量%游离盐酸、0.1‑2.0g/L的以SiO2计的硅元素、以及任选的4‑15g/L的以Fe2O3计的铁元素、8‑20g/L的以CaO计的钙元素和1‑3g/L的以TiO2计的钛元素。

[0075] 在一种或多种实施方式中，所述酸性溶液可包括30‑75g/L的以Al2O3计的铝元素、6‑15质量%游离盐酸、0.5‑2.0g/L的以SiO2计的硅元素、以及任选的4‑9g/L的以Fe2O3计的铁元素和10‑14g/L的以CaO的钙元素。

[0076] 在一种或多种实施方式中，所述酸性溶液可包括30‑40g/L的以Al2O3计的铝元素、7‑8质量%游离盐酸、0.8‑1.5g/L的以SiO2计的硅元素、以及任选的4‑6g/L的以Fe2O3计的铁元素。

[0077] 1.2酸性溶液的提供
[0078] 本发明中使用的酸性溶液可为得自粉煤灰处理的废酸液。所述废酸液可得自本领域中已知的用于粉煤灰的酸溶处理或粉煤灰的酸碱联合处理的废酸液。
[0079] 优选地，所述酸性溶液可为将碱溶处理的粉煤灰进行酸溶处理得到的废酸液。
[0080] 例如，所述废酸液的获得方法描述于CN114084895A中，将该申请通过引用并入本文中。
[0081] 特别地，所述废酸液可通过如下步骤获得：
[0082] (i)将粉煤灰与碱溶液、优选地氢氧化钠溶液混合，进行碱溶反应，过滤后得到碱溶粉煤灰，优选地该碱溶粉煤灰包含铝酸钠、硅酸钠、莫来石、氧化铝、氧化铁、氧化钙和石英；
[0083] (ii)将步骤(i)中获得的碱溶粉煤灰与酸溶液、优选地盐酸溶液混合，进行酸溶反应，过滤后得到含铝酸液，其中所述酸溶液中的游离酸的质量分数浓度为8‑35%、特别地15%‑18%；

[0084] (iii)将上一步骤获得的含铝酸液中的游离酸的质量分数升高至8‑35%、优选地15%‑18%，得到经调整的酸溶液；

[0085] (iv)将另外的粉煤灰与碱溶液、优选地氢氧化钠溶液混合，进行碱溶反应，过滤后得到碱溶粉煤灰，优选地该碱溶粉煤灰包含铝酸钠、硅酸钠、莫来石、氧化铝、氧化铁、氧化钙和石英；
[0086] (v)将步骤(iii)中获得的经调整的酸溶液与根据步骤(iv)获得的碱溶粉煤灰混合，进行酸溶反应，过滤后再次形成含铝酸液；和
[0087] (vi)任选地使用上一步骤中获得的含铝酸液重复上述步骤(iii)‑(v)一次或多次、优选地2‑50次、更优选地2‑20次、进一步优选地5‑15次，得到废酸液。
[0088] 在一种或多种实施方式中，在步骤(i)中，所述碱溶液可选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液、氢氧化铝溶液、氢氧化镁溶液、氨水、及其组合，优选为氢氧化钠溶液。
[0089] 在一种或多种实施方式中，在步骤(i)中，所述碱溶液的浓度可为80‑200g/L、优选地100‑150g/L，例如为85g/L、90g/L、95g/L、100g/L、105g/L、110g/L、115g/L、120g/L、125g/L、130g/L、135g/L、140g/L、145g/L、150g/L、155g/L、160g/L、165g/L、170g/L、175g/L、180g/L、185g/L、190g/L、195g/L、200g/L、或由上述值的任意两个限定的范围。

[0090] 在一种或多种实施方式中，在步骤(i)中，将粉煤灰和碱溶液以1:1‑1:12、优选地1:3‑1:6的固液质量比进行碱溶反应，所述固液质量比例如可为：1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:
4、1:4.5、1:5、1:5.5、1:6、1:6.5、1:7、1:7.5、1:8、1:8.5、1:9、1:9.5、1:10、或由上述值的任意两个限定的范围。

[0091] 在一种或多种实施方式中，在步骤(i)中，碱溶反应的反应温度可为60‑150℃、优选地80‑130℃，例如为约：60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、或由上述值的任意两个限定的范围。
[0092] 在一种或多种实施方式中，在步骤(i)中，碱溶反应的反应时间可为0.5‑10小时、优选地1‑5小时，例如为约：1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、或由上述值的任意两个限定的范围。

[0093] 在一种或多种实施方式中，在步骤(i)中，碱溶反应在搅拌的条件下进行，搅拌速度可为500‑1500r/min、例如800‑1200r/min。
[0094] 在一种或多种实施方式中，在步骤(ii)中，所述酸溶液可选自盐酸溶液、硫酸溶液、碳酸溶液、磷酸溶液、或其组合，优选地盐酸溶液。
[0095] 在一种或多种实施方式中，在步骤(ii)中，所述酸溶液中游离酸的浓度可为8‑35%、特别地15%‑18%，例如为约：9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、
21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、或由上述值的任意两个限定的范围。

[0096] 在一种或多种实施方式中，在步骤(ii)中，将步骤(i)中获得的碱溶粉煤灰与酸溶液以1:3‑1:20、优选地1:6‑1:12的固液质量比混合，进行酸溶反应，所述固液质量比例如可为：1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19、1:20、或由上述值的任意两个限定的范围。

[0097] 在一种或多种实施方式中，在步骤(ii)中，酸溶反应的反应温度可为60‑150℃、优选地80‑130℃，例如为约：60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、或由上述值的任意两个限定的范围。
[0098] 在一种或多种实施方式中，在步骤(ii)中，酸溶反应的反应时间可为1‑14小时、优选地2‑7小时，例如为约：1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、13小时、14小时、或由上述值的任意两个限定的范围。
[0099] 在一种或多种实施方式中，在步骤(ii)中，酸溶反应在搅拌的条件下进行，搅拌速度可为500‑1500r/min、例如800‑1200r/min。
[0100] 在一种或多种实施方式中，在步骤(iii)中，通过在步骤(ii)中获得的酸液中添加盐酸来调节游离酸的质量分数，使得酸液中游离酸的质量分数为8‑35%、特别地15%‑18%，例如为约：9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、或由上述值的任意两个限定的范围。

[0101] 在一种或多种实施方式中，在步骤(iv)中，酸溶反应的条件与以上步骤(ii)中所描述的酸溶反应条件相同。
[0102] 在一种或多种实施方式中，在步骤(v)中，将步骤(iv)中获得的含铝酸液中的游离酸的质量分数调节至8‑35%、优选地15%‑18%，得到新的酸溶液，再将该新的酸溶液与新的步骤(i)中获得的碱溶粉煤灰进行酸溶反应，重复所述步骤2‑50次、例如3‑40次、4‑30次、5‑20次、6‑10次，得到废酸液。
[0103] 在一种或多种实施方式中，调节步骤(i)‑(v)的反应条件，使得得到第1.1中描述的酸性溶液的组成。
[0104] 在一种或多种实施方式中，所述废酸液可通过如下步骤获得：
[0105] 将粉煤灰和氢氧化钠溶液混合，在加热搅拌条件下进行碱溶反应，得到包含铝酸钠、硅酸钠、莫来石、氧化铝、氧化铁、氧化钙和石英的碱溶粉煤灰；
[0106] 将碱溶粉煤灰和盐酸质量分数为15%‑18%的酸溶液混合，在加热搅拌条件下进行酸溶反应，过滤后得到含有氧化铝的酸液；
[0107] 将含有氧化铝成分的酸液加入一定质量盐酸，调整到质量分数为15%‑18%，再与新的通过前述步骤获得的碱溶粉煤灰进行酸溶反应，再次形成含有氧化铝的酸液，如此循环2‑15次得到循环酸液，

[0108] 其中，每次碱溶反应中，氢氧化钠溶液浓度为100‑150g/L，粉煤灰和氢氧化钠溶液的固液质量比为1:3‑6，反应温度为80‑130℃、反应时间为1‑5小时、搅拌速率为800‑1200r/min。
[0109] 其中，每次酸溶反应中，碱溶粉煤灰与盐酸溶液的固液比为1:6‑12，反应温度80‑130℃、反应时间为2‑7小时，搅拌速率为800‑1200r/min。

[0110] 2.步骤(b)：调节步骤(a)中提供的酸性溶液的盐基度
[0111] 在步骤(b)中，优选地通过向步骤(a)中提供的酸性溶液添加碱来调节盐基度。
[0112] 在一种或多种实施方式中，所述碱可选自金属氢氧化物和氨水，优选氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化铝、氢氧化镁、及其组合。
[0113] 在一种或多种实施方式中，所述碱可为氢氧化钠或氢氧化铝、优选地氢氧化铝。在一些实施方式中，所述氢氧化铝可包含水。
[0114] 本发明人出乎预料地发现，通过使用氢氧化铝来调节盐基度，与通过其它碱(例如，氢氧化钠)相比，可以实现进一步改善的过滤性能。
[0115] 在一种或多种实施方式中，在步骤(b)中，将所述碱与步骤(a)中提供的酸性溶液按照固液质量比为0.01:1‑0.3:1、优选地0.04:1‑0.12:1、进一步优选地0.08:1‑0.1:1的比例混合。所述固液质量比例如为0.01:1、0.02:1、0.03:1、0.04:1、0.05:1、0.06:1、0.07:1、0.08:1、0.09:1、0.1:1、0.11:1、0.12:1、0.13:1、0.14:1、0.15:1、0.16:1、0.17:1、0.18:1、
0.19:1、0.20:1、0.21:1、0.22:1、0.23:1、0.24:1、0.25:1、0.26:1、0.27:1、0.28:1、0.29:1、
0.30:1、或由上述值的任意两个限定的范围。

[0116] 在一种或多种实施方式中，步骤(b)通过如下进行：将所述碱与步骤(a)中提供的酸性溶液混合，在升高的温度下搅拌反应，制得半成品浆液，将上述半成品浆液过滤后得到半成品溶液。
[0117] 在一种或多种实施方式中，在步骤(b)中，将所述碱和步骤(a)中提供的酸性溶液混合反应，反应温度可为40‑150℃、优选地80‑110℃，例如为40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、
135℃、140℃、145℃、150℃、或由上述值的任意两个限定的范围。

[0118] 在一种或多种实施方式中，在步骤(b)中，将所述碱和步骤(a)中提供的酸性溶液混合反应，反应时间可为1‑8小时、优选地2‑4小时，例如为1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、或由上述值的任意两个限定的范围。
[0119] 在一种或多种实施方式中，在步骤(b)中，将所述碱和步骤(a)中提供的酸性溶液在搅拌的条件下进行混合反应，搅拌速度可为500‑1500r/min、例如800‑1200r/min。
[0120] 在一种或多种实施方式中，通过步骤(b)将步骤(a)中提供的酸性溶液的盐基度调节至0%以上、优选地0.5%‑10%、更优选地0.7%‑8%，例如为约：0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%、2.0%、2.2%、2.4%、2.6%、2.8%、3.0%、3.2%、3.4%、3.6%、3.8%、
4.0%、4.2%、4.4%、4.6%、4.8%、5.0%、5.2%、5.4%、5.6%、5.8%、6.0%、6.2%、6.4%、6.6%、6.8%、
7.0%、7.2%、7.4%、7.6%、7.8%、8.0%、8.2%、8.4%、8.6%、8.8%、9.0%、9.2%、9.4%、9.6%、9.8%、
10%、或由上述值的任意两个限定的范围。

[0121] 3.步骤(c)：将步骤(b)中获得的半成品溶液与碱性盐反应
[0122] 在一种或多种实施方式中，在步骤(c)中，所述碱性盐可选自铝酸钙、碳酸钙和碳酸钠，优选地铝酸钙。优选地，所述铝酸钙为符合国标GB/T29341‑2012的铝酸钙粉。
[0123] 在一种或多种实施方式中，在步骤(c)中，将所述碱性盐和步骤(b)中获得的半成品溶液按照固液质量比为0.01:1‑0.3:1、优选地0.05:1‑0.15:1、进一步优选地0.08:1‑0.13:1的比例混合。在该实施方式中，固液质量比例如为约：0.01:1、0.02:1、0.03:1、0.04:
1、0.05:1、0.06:1、0.07:1、0.08:1、0.09:1、0.10:1、0.11:1、0.12:1、0.13:1、0.14:1、0.15:
1、0.16:1、0.17:1、0.18:1、0.19:1、0.20:1、0.21:1、0.22:1、0.23:1、0.24:1、0.25:1、0.26:
1、0.27:1、0.28:1、0.29:1、0.30:1、或由上述值的任意两个限定的范围。

[0124] 在一种或多种实施方式中，在步骤(c)中，将步骤(b)中获得的半成品溶液与碱性盐混合反应，反应温度可为40‑150℃、优选地80‑130℃，例如为40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、或由上述值的任意两个限定的范围。
[0125] 在一种或多种实施方式中，在步骤(c)中，将步骤(b)中获得的半成品溶液与碱性盐混合反应，其中反应时间可为0.5‑6小时、优选地1‑3小时，例如为1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、或由上述值的任意两个限定的范围。
[0126] 在一种或多种实施方式中，在步骤(c)中，将步骤(b)中获得的半成品溶液与碱性盐在搅拌的条件下进行混合反应，搅拌速度可为500‑1500r/min、例如800‑1200r/min。
[0127] 4.步骤(d)：将步骤(c)中获得的混合浆液过滤后制得聚氯化铝
[0128] 在一种或多种实施方式中，在步骤(d)中，得到300mL聚氯化铝溶液的过滤时间为1‑15分钟，例如2‑10分钟、3‑9分钟、4‑8分钟、5‑7分钟，优选地1.5‑4.5分钟、更优选地1.2‑
3.5分钟。

[0129] 在一种或多种实施方式中，通过步骤(d)获得的聚氯化铝中氧化铝含量为大于6%，优选地大于7%、特别地大于9%、更特别地大于10%。
[0130] 在一种或多种实施方式中，通过步骤(d)获得的聚氯化铝中盐基度为30%‑95%，优选地55%‑85%、特别地60%‑80%。
[0131] 在一种或多种实施方式中，通过步骤(d)获得的聚氯化铝中氧化铁含量为小于或等于3.5%，例如小于或等于3%、小于或等于2%、小于或等于1%、小于或等于0.5%。
[0132] 在一种或多种实施方式中，通过步骤(d)获得的聚氯化铝中pH值(以10g/L溶液计)为3.5‑5.0，例如3.6‑4.9、3.7‑4.8、3.6‑4.7、3.7‑4.6、3.8‑4.5、3.9‑4.4、4.0‑4.3或4.1‑4.2。

[0133] 5.聚氯化铝的制备工艺流程
[0134] 下面将结合图1描述根据本发明的制备聚氯化铝的方法的一种示例性实施方式。图1中示出的实施方式仅为说明性的，本发明的实施方式不限于此。

[0135] 图1示出了根据本发明的利用得自粉煤灰处理的废循环酸液制备聚氯化铝的方法的流程图。
[0136] 在步骤S1中，首先将粉煤灰与氢氧化钠溶液反应，过滤后得到碱溶粉煤灰。
[0137] 在步骤S2中，将上述碱溶粉煤灰与盐酸溶液反应，过滤后得到酸溶粉煤灰和酸液。
[0138] 在步骤S3中，将酸液补充一定质量盐酸，使得盐酸的质量分数调节至8‑35%、优选地15%‑18%，得到新的酸液，再将该酸液与步骤S1中获得的新的碱溶粉煤灰反应，过滤后得到酸溶粉煤灰和酸液，使用该酸液重复S3步骤2‑50次、优选地2‑20次、更优选地5‑15次，得到循环酸液。上述碱溶反应与酸溶反应的条件可与第1.2节中描述的碱溶反应与酸溶反应的条件相同。
[0139] 在步骤S4中，将步骤S3中获得的循环酸液与氢氧化铝在高温搅拌条件下反应，制备聚氯化铝半成品浆液。该反应的反应条件可与第2节中描述的相同。
[0140] 在步骤S5中，将步骤S4中获得的半成品浆液过滤后得到半成品溶液，将该半成品溶液与铝酸钙粉在高温搅拌条件下反应，制备聚氯化铝浆液。该反应的反应条件可与第3节中描述的相同。
[0141] 在步骤S6中，将步骤S5中获得的聚氯化铝浆液过滤后，得到聚氯化铝溶液。
[0142] 下面将结合实施例对本发明的实施方式进行详细描述，但是下述实施例仅用于说明本发明，而不应视为对本发明范围的限定。
[0143] 实施例
[0144] 一、测试方法
[0145] (一)循环酸液的组成和性质测定
[0146] 1.循环酸液的氧化铝含量的测定
[0147] 采用电感耦合等离子体发射光谱仪(icp‑oes)进行测定。
[0148] 2.循环酸液的二氧化硅含量的测定
[0149] 采用电感耦合等离子体发射光谱仪(icp‑oes)进行测定。
[0150] 3.循环酸液的氧化铁含量的测定
[0151] 采用电感耦合等离子体发射光谱仪(icp‑oes)进行测定。
[0152] 4.循环酸液的氧化钙含量的测定
[0153] 采用电感耦合等离子体发射光谱仪(icp‑oes)进行测定。
[0154] 5.循环酸液或半成品溶液的盐基度的测定
[0155] 首先测得游离酸含量：
[0156] 1)实验步骤：取2mL待测量的循环酸液或半成品溶液置于250mL锥形瓶中，加水稀释，加入10mKF溶液(500g/L)，加入5滴酚酞指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定至微红为终点，计下消耗氢氧化钠体积V，同时做空白实验。
[0157] 2)计算：
[0158]
[0159] CH+—游离酸浓度，mol/L；
[0160] CNaOH—氢氧化钠的浓度，mol/L；
[0161] V—滴定样品消耗氢氧化钠的体积，单位为毫升，mL；
[0162] V0—滴定空白样消耗氢氧化钠的体积，单位为毫升，mL；
[0163] VY—取样的体积，单位为毫升，mL。
[0164] 然后测试氧化铝含量(根据国标GB/T22627‑2014进行)，
[0165] 最后根据以下公式计算盐基度B：
[0166]
[0167] 式中：
[0168] —测得的试样的氧化铝含量，g/L；
[0169] 101.96—氧化铝(Al2O3)的相对分子质量，g/mol。
[0170] (二)聚氯化铝的组成和性质测定
[0171] 1.聚氯化铝的氧化铝含量和盐基度的测定
[0172] 聚氯化铝的氧化铝含量和盐基度的测定是根据国标GB/T22627‑2014进行的。
[0173] 2.聚氯化铝的氧化铁含量的测定
[0174] 根据国标GB/T22627‑2014进行测定。
[0175] 3.聚氯化铝的pH的测定
[0176] 将聚氯化铝产品用水稀释至氧化铝含量为10g/L时，用pH计测试。
[0177] 二、原料来源
[0178] 实施例中所涉及的原料的来源见下表1。除非另有说明，否则所使用的原料以质量计。
[0179] 表1：各原料的来源
[0180]
[0181] 三、实验部分
[0182] 实施例1根据本发明的聚氯化铝的制备方法
[0183] 通过以下步骤制备聚氯化铝：
[0184] 步骤1：将粉煤灰和130g/L的氢氧化钠溶液按固液比为1:4混合，在95℃条件下反应2小时，搅拌速度为1200r/min。碱溶反应结束后过滤得到碱溶粉煤灰。
[0185] 步骤2：将碱溶粉煤灰和质量分数为17%的盐酸溶液按固液比为1:6混合，在90℃条件下反应6小时，搅拌速度为1200r/min。酸溶反应结束后过滤得到酸溶粉煤灰和含有氯化铝的酸液。
[0186] 步骤3：将上述酸液补充适量盐酸至盐酸质量分数为17%，然后与碱溶粉煤灰再次反应，如此循环反应五次后得到循环酸液。循环酸液中氧化铝为36.41g/L，氧化铁含量为4.27g/L，游离酸7.82%，二氧化硅1.2g/L。

[0187] 步骤4：将氢氧化铝和上述循环酸液按质量比0.09:1混合。
[0188] 步骤5：将上述混合液在105℃下搅拌反应2小时，搅拌速度为1000r/min，制得半成品浆液。
[0189] 步骤6：将上述半成品浆液过滤后制得半成品溶液，盐基度为7.00%。
[0190] 步骤7：将符合国标GB/T29341‑2012的铝酸钙粉和上述的半成品溶液按照固液质量比为0.1:1的比例混合。
[0191] 步骤8：将上述混合溶液在100℃状态下搅拌反应1小时，搅拌速度为1000r/min，制得聚氯化铝浆液。
[0192] 步骤9：将上述聚氯化铝浆液过滤后制得液体聚氯化铝，得300ml液体聚氯化铝时间为2min。
[0193] 实验结果：经测定，聚氯化铝溶液中氧化铝含量为11.14%，盐基度为64.67%，氧化铁含量为0.35%，pH值(10g/L水溶液)为3.85。符合国家标准GB/T22627‑2014中要求的聚合氯化铝液体产品Al2O3≥6%，盐基度在30%‑95%，Fe2O3≤3.5%，pH值(10g/L水溶液)在3.5‑5.0。

[0194] 实施例2(对比)未调节盐基度，直接添加铝酸钙粉制备聚氯化铝
[0195] 通过以下步骤制备聚氯化铝：
[0196] 步骤1：将粉煤灰和130g/L的氢氧化钠溶液按固液比为1:4混合，在95℃条件下反应2小时，搅拌速度为1200r/min。碱溶反应结束后过滤得到碱溶粉煤灰。
[0197] 步骤2：将碱溶粉煤灰和质量分数为17%的盐酸溶液按固液比为1:6混合，在90℃条件下反应6小时，搅拌速度为1200r/min。酸溶反应结束后过滤得到酸溶粉煤灰和含有氯化铝的酸液。
[0198] 步骤3：将上述酸液补充适量盐酸至盐酸质量分数为17%，然后与碱溶粉煤灰再次反应，如此循环反应五次后得到循环酸液。循环酸液中氧化铝为36.41g/L，氧化铁含量为4.27g/L，游离酸7.82%，二氧化硅1.2g/L，盐基度小于0%。

[0199] 步骤4：将符合国标GB/T29341‑2012的铝酸钙粉和循环酸液分别按照如下固液质量比混合。
[0200] (1)0.09:1
[0201] (2)0.1:1
[0202] (3)0.11:1
[0203] 步骤5：将上述混合溶液在100℃状态下搅拌反应1小时，搅拌速度为1000r/min，制得聚氯化铝浆液。
[0204] 步骤6：将上述聚氯化铝浆液过滤后制得液体聚氯化铝。上述三种固液质量比下的结果如下：
[0205] (1)得300ml液体聚氯化铝时间为23min，氧化铝含量为6.93%，盐基度为28.97%。
[0206] (2)得300ml液体聚氯化铝时间为50min，氧化铝含量为7.53%，盐基度为44.49%。
[0207] (3)无法过滤。
[0208] 结论：
[0209] 在实施例2中，循环酸液盐基度小于0%，未经处理直接与铝酸钙粉反应所得到的浆液过滤性能较差，甚至无法过滤。
[0210] 根据本发明的实施例1将循环酸液的盐基度调节至0%以上，然后再与铝酸钙粉反应。与实施例2的方法相比，在实施例1的方法中过滤时间大大缩短，过滤效率得到显著改善，并且所得的聚氯化铝液体的氧化铝含量和盐基度也明显优于实施例2。
[0211] 此外，由实施例2中的结果还可知，铝酸钙粉添加量越多，聚氯化铝盐基度越高，但过滤性能越差。
[0212] 实施例3根据本发明的聚氯化铝的制备方法
[0213] 通过以下步骤制备聚氯化铝：
[0214] 步骤1：将粉煤灰和130g/L的氢氧化钠溶液按固液比为1:4混合，在95℃条件下反应2小时，搅拌速度为1200r/min。碱溶反应结束后过滤得到碱溶粉煤灰。
[0215] 步骤2：将碱溶粉煤灰和质量分数为17%的盐酸溶液按固液比为1:6混合，在90℃条件下反应6小时，搅拌速度为1200r/min。酸溶反应结束后过滤得到酸溶粉煤灰和含有氯化铝的酸液。
[0216] 步骤3：将上述酸液补充适量盐酸至盐酸质量分数为17%，然后与碱溶粉煤灰再次反应，如此循环反应十次后得到循环酸液。循环酸液中氧化铝为69.94g/L，氧化铁含量为6.80g/L，游离酸4.23%，二氧化硅0.99g/L。

[0217] 步骤4：将氢氧化铝和上述循环酸液按质量比0.04:1混合。
[0218] 步骤5：将上述混合液在100℃状态下搅拌反应2小时，搅拌速度为1200r/min，制得半成品浆液。
[0219] 步骤6：将上述半成品浆液过滤后制得半成品溶液，盐基度为3.33%。
[0220] 步骤7：将符合国标GB/T29341‑2012的铝酸钙粉和上述的半成品溶液按照固液质量比为0.11:1的比例混合。
[0221] 步骤8：将上述混合溶液在105℃下搅拌反应1小时，搅拌速度为1200r/min，制得聚氯化铝浆液。
[0222] 步骤9：将上述聚氯化铝浆液过滤后制得液体聚氯化铝。得300ml液体聚氯化铝时间为3min30s。
[0223] 实验结果：经测定，聚氯化铝溶液中氧化铝含量为11.89%，盐基度为59.19%，氧化铁含量为0.55%，pH值(10g/L水溶液)为3.50。符合国家标准GB/T22627‑2014中要求的聚合氯化铝液体产品Al2O3≥6%，盐基度在30%‑95%，Fe2O3≤3.5%，pH值(10g/L水溶液)在3.5‑5.0。

[0224] 实施例4(对比)重复专利CN114084895A中实施例X3的制备工艺
[0225] 通过以下步骤制备聚氯化铝：
[0226] 步骤1：将粉煤灰和浓度为110g/L的氢氧化钠溶液在固液比为1:3、反应温度为85℃、反应时间为3小时、搅拌速度为1000r/min进行碱溶反应得到含有铝酸钠、硅酸钠、莫来石和石英等的碱溶产物。
[0227] 步骤2：将碱溶产物和盐酸质量分数为15.5%的初始酸液在固液比为1:8、反应温度为85℃、反应时间为6小时、搅拌速度1000r/min进行反应得到含有氧化铝成分的酸液。
[0228] 步骤3：将得到的酸液加入盐酸调整到质量分数为15.5%再与新的碱溶产物再次进行如上的酸溶反应，如此循环15次得到氧化铝成分较高的酸液，此时循环废酸液中，Al2O3为51.13g/L，游离酸7.13%，Fe2O3为6.33g/L，CaO为12.66g/L，二氧化硅1.22g/L，盐基度小于0。

[0229] 步骤4：将符合国标GB/T29341‑2012的铝酸钙粉和该循环酸液按照固液比为1:15的比例下进行混合。
[0230] 步骤5：将上述混合液在反应温度为90℃、反应时间为2小时、搅拌速度为1000r/min进行充分反应，得到聚氯化铝浑浊溶液。
[0231] 步骤6：将上述聚氯化铝浑浊溶液抽滤得到澄清溶液，得300ml澄清溶液时间为180min。

[0232] 步骤7：澄清溶液在90℃常压密闭条件下放置30小时进行熟化，得聚氯化铝溶液。
[0233] 实验结果：经滴定测定，在聚氯化铝溶液中，Al2O3的含量为6.98%，盐基度为55.10%。

[0234] 实施例5根据本发明的聚氯化铝的制备方法
[0235] 通过以下步骤制备聚氯化铝：
[0236] 步骤1：将粉煤灰和浓度为110g/L的氢氧化钠溶液在固液比为1:3、反应温度为85℃、反应时间为3小时、搅拌速度为1000r/min进行碱溶反应得到含有铝酸钠、硅酸钠、莫来石和石英等的碱溶产物。
[0237] 步骤2：将碱溶产物和盐酸质量分数为15.5%的初始酸液在固液比为1:8、反应温度为85℃、反应时间为6小时、搅拌速度1000r/min进行反应得到含有氧化铝成分的酸液。
[0238] 步骤3：将得到的酸液加入盐酸调整到质量分数为15.5%再与新的碱溶产物再次进行如上的酸溶反应，如此循环15次得到氧化铝成分较高的酸液，此时循环废酸液中，Al2O3为51.13g/L，游离酸7.13%，Fe2O3为6.33g/L，CaO为12.66g/L，二氧化硅为1.22g/L。

[0239] 步骤4：将氢氧化铝和上述循环酸液按质量比0.08:1混合。
[0240] 步骤5：将上述混合液在100℃状态下搅拌反应2小时，搅拌速度为1200r/min，制得半成品浆液。
[0241] 步骤6：将上述半成品浆液过滤后制得半成品溶液，盐基度为0.98%。
[0242] 步骤7：将上述的半成品溶液和水按体积比4:1进行稀释。
[0243] 步骤8：将符合国标GB/T29341‑2012的铝酸钙粉和上述的半成品溶液按照固液质量比为0.11:1的比例混合。
[0244] 步骤9：将上述混合溶液在105℃下搅拌反应1小时，搅拌速度为1200r/min，制得聚氯化铝浆液。
[0245] 步骤10：将上述聚氯化铝浆液过滤后制得液体聚氯化铝。得300ml液体聚氯化铝时间为4min。
[0246] 实验结果：经测定，聚氯化铝溶液中氧化铝含量为9.98%，盐基度为80.03%，氧化铁含量为0.44%，pH值(10g/L水溶液)为3.80。符合国家标准GB/T22627‑2014中要求的聚合氯化铝液体产品Al2O3≥6%，盐基度在30%‑95%，Fe2O3≤3.5%，pH值(10g/L水溶液)在3.5‑5.0。

[0247] 结论：
[0248] 根据本发明的实施例1、3和5使用了不同组成的循环酸液，均实现了良好的聚氯化铝过滤性能。
[0249] 在实施例4中，循环酸液盐基度小于0%，未经处理直接与铝酸钙粉反应所得到的浆液过滤性能较差。
[0250] 与实施例4相比，根据本发明的实施例5通过将循环酸液的盐基度调节至0%以上，然后再与铝酸钙粉反应，使得过滤时间大大缩短，过滤效率得到显著改善，并且所得的聚氯化铝液体的氧化铝含量和盐基度也明显优于实施例4。
[0251] 实施例6根据本发明的聚氯化铝的制备方法
[0252] 通过以下步骤制备聚氯化铝：
[0253] 步骤1：将粉煤灰和130g/L的氢氧化钠溶液按固液比为1:4混合，在95℃条件下反应2小时，搅拌速度为1200r/min。碱溶反应结束后过滤得到碱溶粉煤灰。
[0254] 步骤2：将碱溶粉煤灰和质量分数为17%的盐酸溶液按固液比为1:6混合，在90℃条件下反应6小时，搅拌速度为1200r/min。酸溶反应结束后过滤得到酸溶粉煤灰和含有氯化铝的酸液。
[0255] 步骤3：将上述酸液补充适量盐酸至盐酸质量分数为17%，然后与碱溶粉煤灰再次反应，如此循环反应十次后得到循环酸液。循环酸液中氧化铝为64.84g/L，氧化铁含量为8.90g/L，游离酸1.20%，二氧化硅0.4g/L。

[0256] 步骤4：将分析纯氢氧化钠和上述循环酸液按下述条件反应。
[0257] (1)按固液质量比0.015:1混合，在105℃下搅拌反应1小时，搅拌速度为1000r/min，制得半成品浆液；
[0258] (2)按固液质量比0.017:1混合，在105℃下搅拌反应1小时，搅拌速度为1000r/min，制得半成品浆液。
[0259] 步骤5：测试盐基度结果为：
[0260] (1)2.97
[0261] (2)6.40
[0262] 步骤6：将符合国标GB/T29341‑2012的铝酸钙粉和上述的半成品溶液按照固液质量比为0.12:1的比例混合。
[0263] 步骤7：将上述混合溶液在105℃状态下搅拌反应1小时，搅拌速度为1000r/min，制得聚氯化铝浆液。
[0264] 步骤8：将上述聚氯化铝浆液过滤后制得液体聚氯化铝。
[0265] (1)得100ml液体聚氯化铝时间为8min，氧化铝含量为9.65%，盐基度为73.20%。
[0266] (2)得100ml液体聚氯化铝时间为7min，氧化铝含量为9.55%，盐基度为73.55%。
[0267] 结论：
[0268] 与实施例1、3、5相比，在实施例6中，使用氢氧化钠代替氢氧化铝来调节循环酸液的盐基度，然后再与铝酸钙粉反应。
[0269] 比较实施例6与实施例1、3、5的结果可知，通过使用氢氧化铝来调节盐基度，与使用氢氧化钠的情况相比，实现了进一步改善的过滤性能。

专利地区：内蒙古

专利申请日期：2023-03-31

专利公开日期：2023-08-04

专利公告号：CN116040669B