聚氯化鋁簡稱PAC。通常也稱作堿式氯化鋁，是一種無機高分子混凝劑．利用氫氧根離子的架橋作用和多價陰離子的聚合作用而生產的分子量較大、電荷較高的無機高分子水處理藥劑。目前PAC是世界上一種技術成熟、市場銷量大的混凝劑，已有逐步取代傳統混凝劑的趨勢。

油頁巖的利用主要有兩種，一種是經干餾得到頁巖油，另一種是作為燃料直接燃燒發電。頁巖油類似原油，可以制成汽油、柴油或作為燃料油。油頁巖資源量十分豐富，具有作為接替能源的巨大潛力和有利條件。

油頁巖灰渣是油頁巖加工工藝中的主要副產物，約占油頁巖原料的80%~90%．需要占用大量的土地堆放．且存在嚴重的環境污染問題．因此對油頁巖灰渣加以綜合利用，不僅解決了大量工程廢棄物的污染問題，同時也充分利用了資源，變廢為寶。因此筆者研究利用油頁巖灰渣堿溶法制取PAC。

1實驗部分

1.1實驗原料與儀器

油頁巖灰渣來源于廣東茂名露天礦廢渣堆放場．其主要成分如表1所示。

其他實驗原料：氫氧化鈉（上海之臻化工有限公司），濃鹽酸（鄭州恒力奧科工貿有限公司），均為分析純；多頭磁力加熱攪拌器（國華企業），馬弗爐（上海浦東榮豐科學儀器有限公司），烘箱（上海申光儀器儀表有限公司），恒溫油浴鍋（上海精密科學儀器有限公司）。

1.2聚氯化鋁的制備

稱取一定量粉碎后經0.25mm（60目）網篩篩過的油頁巖灰渣于馬弗爐中，在750℃下焙燒2h．取15g灰渣，按堿量比n(NaOH):n(Si02)=5,加入4mol/L的氫氧化鈉溶液于三口瓶中,110℃恒溫攪拌反應4h，趁熱過濾，得到濾液用于制取白炭黑，濾餅則用于制備聚氯化鋁．濾餅與一定濃度一定量的鹽酸，加入三口燒瓶進行酸溶，恒溫下攪拌反應，趁熱過濾，得到濾液為氯化鋁溶液，取其中一部分用于測定鋁的浸出率。加熱剩余濾液，加入少量鋁粉，至溶液不再劇烈反應．分多次緩慢加入一定量的碳酸鈣，并強力攪拌聚合，加堿調節pH至4～5，得到淡黃色或棕黑色的溶液，過濾得到聚氯化鋁溶液。

1.3分析方法

按照GB/T22627-2014《水處理劑聚氯化鋁》測定產品的氧化鋁含量及鹽基度。

2結果與討論

2.1酸質量分數的影響

在酸量比n(HCl):n(Al203)=12，酸溶時間為3h，酸溶溫度為110℃的條件下，考察酸質量分數對鋁的浸出率及鹽基度的影響．結果如圖1所示。

由圖1可見．鋁的浸出率開始時隨酸的質量分數的增加而逐漸增加．當酸的質量分數達到10%以后，鋁的浸出率變化不大：而鹽基度隨著酸的質量分數的增加而增加．當酸的質量分數達到12%時．鹽基度達到較大值，隨后下降。這是因為，如果酸濃度過低，鋁浸出率過低，從而對聚合過程帶來不利，導致鹽基度過低．而如果酸的濃度過高．揮發性大大增加，對操作和環境均有影響。故從資源利用、經濟因素和藥劑特性等因素方面考慮，結合浸出率和鹽基度的變化．較佳值選擇酸質量分數為12%．

2.2酸量比的影響

在酸的質量分數為12%,酸溶時間為3h．酸溶溫度為120℃的條件下，考察酸量比n(HCl):n(Al203)對鋁的浸出率及鹽基度的影響，結果如圖2所示。

由圖2可見，鋁的浸出率和鹽基度隨n(HCl)：n(Al203)的增加而逐漸增加，當n(HCl):n(Al203)在10～12之間時，鋁的浸出率和鹽基度隨n(HCl)：T(Al203)的增加變化不大，當n(HCl)：n(Al203)達13以后，鹽基度開始下降，鋁的浸出率則基本沒變。這是因為當酸量較低時，酸溶反應不夠徹底，浸出率和鹽基度都較小：若加入酸量過多，體系中氫氧化鋁提供的羥基數量不足，不利于多羥基鋁縮聚反應的進行，同時由于系統中游離氫離子濃度的不斷增加，進一步阻止了羥基鋁之間的架橋縮聚反應，較終降低了聚合氯化鋁的鹽基度。因此．綜合考慮選擇n(HCl):n(Al203)=10為較佳的條件。

2.3酸溶溫度的影響

在酸的質量分數為12%,酸溶時間為3h，n(HCl)：n(Al203)=10的條件下，考察酸溶溫度對鋁的浸出率及鹽基度的影響．結果如圖3所示．

由圖3可見，開始時鋁的浸出率隨酸溶溫度的升高而升高較快．當溫度達到110℃時浸出率雖有升高但變化不大,110℃以后浸出率略有下降：而鹽基度開始時隨酸溶溫度的升高而升高，當酸溶溫度為110℃時達較大，隨后隨酸溶溫度的升高而下降。這是因為酸溶溫度太低，氧化鋁形成氯化鋁的酸溶反應進行不夠徹底．且熱解反應中不能形成堿式氯化鋁，使鋁的浸出率及鹽基度偏低：酸溶溫度過高時，在酸溶反應中鹽酸揮發量增多，浸出率降低，而同時的熱解反應中．溫度過高．形成的堿式氯化鋁會分解，導致鹽基度降低：因此選擇酸溶溫度在110℃時為較佳。

2.4酸溶時間的影響

在質量分數為12%的鹽酸，酸溶溫度為110℃．n(HCl):n(Al203)=10的條件下，考察酸溶時間對鋁浸出率及鹽基度的影響．結果如圖4所示。

由圖4可見．鋁的浸出率及鹽基度開始時都隨酸溶時間的增加而增加，當酸溶時間達到3h時二者達較大．隨后隨時間的增加二者都下降。這是因為酸溶時間過短，使反應不完全，而酸溶時間過長，酸揮發過多，也會使反應不完全．較終導致鋁浸出率和鹽基度較低．故較佳值選擇酸溶時間為3h。

3結論

油頁巖灰渣堿法制取聚氯化鋁的較佳酸溶工藝為：酸的質量分數為12%,酸溶溫度為110℃，n(HCl)：n(Al203)=10,酸溶時間為3h。在此工藝條件下，鋁浸出率為62.92%，制得產品的鹽基度為82.25%。