用煤矸石制备聚合氯化铝的实验原理
煤矸石是煤炭工业的主要固体废弃物之一，在堆放过程中常可自燃起火。由于雨淋、风化等，煤矸石会对地表及地下水源造成污染。煤矸石经焙烧细粉后，得到的粉料能与盐酸发生反应。其中，具有活性的γ-Al 2 O 3 生成水合氯化铝，转入液相，同时释放出大量的热。反应方程式如下：Al 2 O 3 +6HCl+9H 2 O = 2AlCl 3 ·6H 2 O -Q 。但是，占粉料大约一半的二氧化硅与盐酸不发生反应。铁、钙、镁、镓、铟、钒、钛等也会发生与γ-Al 2 O 3 类似的反应，而转入液相。利用其溶解度和含量不同，在沉降、浓缩过程中加以分离，最后可得到结晶氯化铝。聚合氯化铝是一种无机阳离子型高分子混凝剂，一般认为其分子式是 [Al 2 （OH） n Cl 6-n ] m 。它是一种聚合物，形态并不是单一的，而是由结构不同的单体——碱式氯化铝以不同的聚合度聚合而成。聚合氯化铝可以看成是AlCl 3 水解生成Al（OH） 3 过程中的一系列中间产物，其生成过程如下：
（1）结晶氯化铝热解制备聚合氯化铝单体。
2AlCl 3 ·6H 2 O—→Al 2 (OH) n Cl 6 -n +(12 -n )H 2 O+ n HCl
得到的粉末状的产品就是聚合氯化铝单体，也称碱式氯化铝。
（2）氯化铝单体的聚合。
结晶氯化铝热解生成具有不同碱化度的碱式氯化铝混合物，这种物质在水中不易完全溶解，凝聚效果不好。研究表明，将聚合氯化铝单体与一定量的水混合搅拌，能在较短时间内形成树脂状物质，即聚合氯化铝，反应如下：
m Al 2 (OH) n Cl 6 -n + mx H 2 O—→ [Al 2 (OH) n Cl 6 -n · x H 2 O] m
此产品易溶于水，具有良好的凝聚效果。