1. 研究目的与意义（文献综述）

我国高岭土资源非常丰富，矿床成因类型齐全，其中煤系高岭土储量占世界首位，据统计，探明储量为19.66亿吨，远景及推算储量180.5亿吨。主要分布在东北、西北的石炭二叠系煤系中，以煤层中顶底板、夹矸或单独形成矿层独立存在。但其中品位较低的高岭土占有较大的比例，加之国内高岭土行业生产规模小，生产技术落后，产品一般为中、低档为主，主要用于陶瓷等硅酸工业，仅约3%用于涂料、造纸等行业，因此利用率较低，部分甚至被堆积废弃^[2]。因此研究以低品位的高岭土为原料制备净水剂，可以扩大其应用途径 ，并寻找成本较低的净水剂原料替代品，应用前景较好。国内企业自20世纪90年代初开始进行新型高效净水剂的研发，并成功研制出新一代高效水处理混凝剂—聚合双酸铝铁（代号：pafcs），

[al₂(oh)_ncl₆-n-2k(so4)k]_m·x[fe₂(oh)_ncl₆-n-2k(so4)k]_m^[14]。聚合双酸铝铁是含有硫酸根离子和配位能力很强的氯离子的铝铁复合物，运用协同增效机理，引入促进剂、增效剂及硫酸根离子，有效地把铝铁聚合为一体，增大分子链及分子质量。它分子结构庞大，吸附能力强，兼有铝盐类絮凝剂和铁盐类絮凝剂的特征，既有无机絮凝剂的凝聚沉降作用，通过电荷吸引和杂质颗粒吸附作用来实现。又有高分子絮凝剂的高效网捕、卷扫作用，形成粗大的絮体，沉降速度快，絮体沉降彻底；另外，通过铁盐的互补效应及絮体的彻底沉淀，可有效降低水中的残余铝含量。集铝盐和铁盐的优点于一身，具有优良的净水性能和广泛的应用范围，是一种高效、快速、低耗、无毒、安全的新型无机高分子絮凝剂^[7-8]。高岭土是一种含铝的硅酸盐矿物，高岭土的化学成分中含有大量的al₂o₃、sio₂和少量的fe₂o₃、tio₂以及微量的k₂o、na₂o、cao和mgo等。目前国内外针对高岭土提取铝方面的众多工艺均存在高岭土活化能耗高、酸用量大、设备要求高等缺陷。尹荔松等^[2]公开了一种低品位高岭土制备聚合氯化铝的方法,该方法把高岭土原矿与盐酸进行加热搅拌、干燥、600-750℃焙烧锻烧处理，接着磨成粉状,加水配成浆液，用三聚磷酸钠混合,氧化除杂处理,再进行还原除杂处理,搅拌过滤,再加入水搅拌均匀成浆状，接着陈化处理,再离心分离,往滤渣中加入水和盐酸溶液,水浴加热搅拌反应过滤混合液,液体蒸发浓缩得到晶体状物质，向晶体中加水进行聚合,调整,得到聚合氯化铝净水剂。

目前国内对于聚合双酸铝铁的制备工艺的研究也有很多，吕奋勇等^[3]将盐酸和硫酸倒入水中，再加入含铁三水铝土矿粉，升温至90-100℃，保温2-4h，过滤，加入铝酸钙粉，加水调节其密度≥1.2g/ml，再加入增效剂，加热至90-120℃保温三小时，即得到液体聚合双酸铝铁。陈嘉宾等^[8]公开了一种高效高浓聚合双酸铝铁的生产工艺,采用硫酸和盐酸双酸溶解的方式提取含铁三水铝土矿粉中的铝、铁离子,同时与铝酸钙粉进行聚合反应,并通过负压增效浓缩工艺生产高效高浓的液体聚合双酸铝铁,以替代常规固体产品。该工艺简单实用易操作,制得的产品与常规固体产品净水效果约为1：1,设备投入低,原料性价比高,大量降低生产成本,适合工业化生产。

2. 研究的基本内容与方案

一、基本内容：

1. 了解高岭土利用现行的处理方法和有前景的利用方式；

2. 熟悉从工业废料制备聚合双酸铝铁净水剂的研究；

3. 研究计划与安排

1-3周：查阅文献，了解聚合双酸铝铁的常用制备方法、国内外研究的进展以及我国高岭土利用现状；

4-5周：拟定大致实验流程，进行探索实验研究，撰写开题报告，并完成英文文献翻译；

6-7周：开始试验流程，尽可能解决实验过程中遇到的问题；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]. 张国平. 聚合双酸铝铁净水剂的制备方法及其产品. 申请号200710131436.4

[2]. 尹荔松, 黄韶葵. 一种利用低品位高岭土制备聚合氯化铝净水剂的制备方法. 申请号201310402488.6

[3]. 吕奋勇, 吕奋志, 王志巍. 一种聚合双酸铝铁的制备方法及其产品. 申请号200910112803.5