聚合氯化鋁的制備是以含鋁原料為基礎(chǔ)，通過酸溶、水解聚合反應(yīng)形成無機(jī)高分子絮凝劑的過程，核心在于控制鋁離子的水解聚合程度。以下是其工業(yè)制備的典型流程和原理：

一、核心原料選擇

鋁土礦（主要成分 Al?O?）：較常用原料，需粉碎、焙燒去除雜質(zhì)（如鐵、硅）。

鋁灰 / 鋁渣：鋁加工廢料，含金屬鋁和氧化鋁，成本低但雜質(zhì)較多。

氫氧化鋁 [Al (OH)?]：高純度原料，用于飲用水級(jí) PAC，成本較高。

鹽酸（HCl）：作為酸溶介質(zhì)，濃度為 20% - 30%。

二、制備關(guān)鍵步驟

酸溶反應(yīng)：鋁源溶解反應(yīng)原理：鋁源與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁（AlCl?）溶液。鋁土礦：Al?O? + 6HCl → 2AlCl? + 3H?O

鋁灰（含 Al）：2Al + 6HCl → 2AlCl? + 3H?↑

條件控制：溫度 80 - 120℃，反應(yīng)時(shí)間 2 - 4 小時(shí)，鹽酸過量以確保鋁源充分溶解。

水解聚合：形成高分子核心反應(yīng)：氯化鋁溶液在堿性條件下（加入堿性物質(zhì)如 Ca (OH)?、NaHCO?或直接通蒸汽）水解，鋁離子通過羥基（-OH）橋聯(lián)形成聚合鏈。水解：Al3? + nH?O ? Al (OH)?^(3 - n)+ + nH?

聚合：m [Al?(OH)?Cl???] → [Al?(OH)?Cl???]_m（高分子聚合物）

關(guān)鍵參數(shù)：堿化度（B）：衡量羥基含量，B = n/3×（控制在 40% - 80%，B 越高絮凝效果越強(qiáng)，但穩(wěn)定性下降）。

pH 控制：水解初期 pH≈1 - 2，聚合階段升至 4 - 5，避免生成 Al (OH)?沉淀。

熟化與干燥熟化：聚合后的溶液需靜置 12 - 24 小時(shí)，使高分子鏈充分增長(zhǎng)，提高絮凝活性。

干燥成型：滾筒干燥：低成本，適合工業(yè)廢水處理，但純度較低（PAC 含量 25% - 28%）。

噴霧干燥：高溫霧化干燥，產(chǎn)品純度高（PAC 含量≥30%），溶解性好，多用于飲用水處理。

三、工藝類型對(duì)比

工藝類型原料特點(diǎn)產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)應(yīng)用場(chǎng)景

酸法常壓 鋁灰、低品位鋁土礦 成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn) 工業(yè)廢水處理

加壓酸溶 高品位鋁土礦 反應(yīng)效率高，雜質(zhì)少 市政污水、飲用水預(yù)處理

氫氧化鋁法 高純度 Al (OH)? 產(chǎn)品純凈，重金屬含量極低 飲用水深度處理

電解法 金屬鋁為陽極 聚合度可控，適合高端應(yīng)用 精密水處理（如電子行業(yè)）

四、核心原理總結(jié)

PAC 的制備本質(zhì)是 “控制鋁離子水解 - 聚合平衡”：

酸溶提供 Al3?原料；

堿性條件（堿化度控制）促使 Al3?水解生成帶正電的羥基鋁聚合物（如 Al??O?(OH)??^7+）；

聚合度（m 值）決定分子量，影響絮凝效果（m 越大，架橋能力越強(qiáng)）。

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)應(yīng)制備工藝

飲用水處理：需高純度，選氫氧化鋁法 + 噴霧干燥（PAC 含量≥30%）。

工業(yè)廢水：低成本優(yōu)先，可選擇酸法常壓工藝，原料用鋁灰或低品位鋁土礦，干燥方式選滾筒干燥。

市政污水：可采用加壓酸溶工藝，原料選高品位鋁土礦，干燥方式根據(jù)對(duì)產(chǎn)品純度要求選擇噴霧干燥或滾筒干燥。

電子行業(yè)等精密水處理：采用電解法，以金屬鋁為陽極，可精準(zhǔn)控制聚合度，生產(chǎn)出符合高端應(yīng)用要求的 PAC 產(chǎn)品。