近年来，国内电容器需求不断扩大，与其相关的电极箔行业也得到了快速发展，电极箔行业作为高耗能产业，一方面消耗大量电能，另一方面对水的需求和排放的污水量也较高。电极箔产业属于有色金属行业，目前广泛采用的工艺是先在盐酸-硫酸的混合液中进行直流发孔，形成高密度、均匀的细小孔，然后用硝酸进行直流扩孔，以获取高的比电容。在生产过程中需要用大量的清水来冲洗铝箔，因此，废水主要特点是强酸性，发孔和扩孔阶段的废水pH往往低于2并且含有高浓度的铝离子。目前对这种废水的处理主要是用化学法碱中和后沉淀排放。化学沉淀法处理此类废水应用最为广泛，操作简单，成本低，对技术和设备要求不高，回收的铝产品纯度高，所以采用直接沉淀法回收是最佳选择。直接沉淀法所采用的原理是Al3++3OH-=Al(OH)3↓，氧氧化铝Al(OH)3是典型的两性化合物，是一种无毒、无味的白色粉末，它是氧化铝(Al2O3)生产中的中间产品。Al2O3是一种重要的化工原料，其中α-Al2O3是一种稳定相，具有硬度大、耐腐蚀、强度大和耐磨性好等优良的性能，因此，制备Al2O3时就希望α-Al2O3含量越高越好。
本研究以某电容器用铝箔生产企业扩孔阶段产生的高浓度含铝硝酸废水为实验对象，通过实验研究确定化学沉淀法回收铝的最佳pH值，以及通过X射线衍射法测定不同温度煅烧Al(OH)3获得的Al2O3的形态，以确定获得α-Al2O3的最适宜温度，以期为同行企业相关废水及资源回收提供参考。
一、实验
1.1 水样及其水质
本实验水样取自于江苏盐城某电容器用铝箔浓硝酸扩孔车间酸洗废液，pH为1.2，Al3+浓度为5.4g/L，NO3-N浓度为5.7g/L。
1.2 实验试剂
实验所用试剂纯度均为分析纯。
1.3 实验方法
1.3.1 沉淀实验
准确量取废水样100mL分别置于12个250mL烧杯中，用1.5mol/LNaOH溶液调节废水样pH至6、7、8、9，每个pH三个平行，中和沉淀30min后，对水样进行真空抽滤，过滤得到的滤饼于105℃烘干3h后称重，确定滤饼重量，同时测定滤液中残留的Al3+离子。
1.3.2 Al(OH)3滤泥比阻测定
滤泥比阻是指滤泥过滤时单位质量的滤泥在一定压力下过滤时，在单位过滤面积上产生的阻力，即单位过滤面积上，单位干重滤饼所产生的阻力。滤泥比阻越大，表示过滤性能越差，滤泥越难过滤。因此，比阻是表示滤泥过滤特性的综合性指标，在污水处理中对脱水机的选择有比较好的指示作用。滤泥的比阻测定方法参考文献
1.3.3 铝离子的测定
滤液中残留铝离子的测定采用《工业循环冷却水中铝离子的测定—试铁灵分光光度法》(HG/T3525-2011)。
1.3.4 高温煅烧制备
Al2O3将沉淀过滤并105℃烘干得到的Al(OH)3放入马弗炉，分别在800℃、1000℃、1200℃下煅烧2h制备α-Al2O3，然后采用X射线衍射法测定α-Al2O3的含量。
二、结果与讨论
2.1 pH对中和沉淀获得Al(OH)3重量的影响
准确量取废水样100mL分别置于12个250mL烧杯中，用1.5mol/LNaOH溶液调节废水样pH至6、7、8、9，每个pH三个平行，中和沉淀30min后，对水样进行重力过滤，过滤得到的滤饼于105℃烘干3h后称重，确定滤饼重量，结果如图1所示。
从图1可以看出，在pH=6时，滤饼Al(OH)3重量最大，达到了2.37g，而当pH调至8时重量最小，仅为2.29g，pH在6~8之间，随着pH的升高沉淀得到的Al(OH)3重量降低，而当pH大于8时，Al(OH)3的重量又开始增加。因此，从回收量和经济水平来看，pH=6是最佳中和pH值。
同时，实验可见，随着NaOH溶液的滴加，水样首先出现繁花而后立即形成白色絮状体，且白色絮状体上浮，在pH=4时几乎全部为絮状体，继续滴加NaOH溶液，絮状体间隙不断缩小形成Al(OH)3胶体。
2.2 pH对Al(OH)3过滤阻力的影响
本实验采用比阻设备对中和得到的Al(OH)3滤泥进行了过滤比阻测定。废水样在pH调节到6~9时，溶液呈现胶体状，其特点是含固体的流体态溶液，粘度大，间隙水含量不如污泥的间隙水含量，过滤困难，用重力过滤几乎不可能，只能采用真空抽滤，抽滤时滤饼对过滤会有一定影响。为进一步研究，分别对不同pH下的溶液进行比阻测定分析，比阻测定结果见图2。
一般认为，比阻在109~1010s2/g的污泥算作难过滤的污泥，比阻在(0.5~0.9)×109s2/g的污泥算作中等难度，比阻小于0.4×109s2/g的污泥，属于容易过滤。从图2可以看出，当pH介于6~9之间时，所有溶液都属于难过滤溶液，pH=7时过滤阻力最小，比阻值为1.07×1011s2/g，相对最容易过滤，其次是pH=6时较容易过滤，比阻值为1.13×1011s2/g，当pH=8和9时，最难过滤，比阻值分别达到了1.40×1011s2/g和1.30×1011s2/g。
2.3 pH对滤液中残留Al3+的影响
滤液是中和沉淀过滤后的溶液，滤液中残留的Al3+量能进一步表征铝的回收程度。为了进一步判断pH对铝回收率的影响，测定了滤液中残留的Al3+量。方法采用《工业循环冷却水中铝离子的测定—试铁灵分光光度法》(HG/T3525-2011)，结果见图3。
由图3可见，在pH=6时，滤液中Al3+离子含量最低，浓度为0.38mg/L，随着pH的升高，滤液中残留的Al3+离子浓度逐渐升高，pH=9时，浓度达到了2.97mg/L。结果表明：pH=6时，铝回收效率最高。
2.4 高温煅烧Al(OH)3制备α-Al2O3
综合上述分析，pH=6时铝回收率高，滤饼过滤阻力小，因此，采用pH=6条件下烘干得到的Al(OH)3作为原料，进行马弗炉高温煅烧制备Al2O3，研究煅烧温度为获得Al2O3形态的影响。将Al(OH)3样品分别称取10g于3个坩埚中，3个样品分别于至800℃、1000℃和1200℃下煅烧2h，取下冷却至室温，进行X射线衍射分析，测定方法参照《YS/T89-2011煅烧α型氧化铝》。结果见图4~图6。
依据《YS/T89-2011煅烧α型氧化铝》标准，结合图4~图6可知，当煅烧温度为800℃时，煅烧样品不会产生α-Al2O3，而是产生各种含铝杂质，当煅烧温度提高到1000℃时，煅烧产品开始出现少量α-Al2O3，当煅烧温度达到1200℃时，能够获得大量的α-Al2O3。由此可见，该类废水铝回收制备αAl2O3时煅烧温度最好不要低于1200℃。
三、结论
本研究对电容器用铝箔扩孔工段产生的高浓度含铝酸性废水的铝回收技术进行了实验研究，结果表明：采用化学沉淀法回收铝时，当pH调至6时，铝的回收率最高，过滤得到的Al(OH)3滤饼量最多，滤液中残留的Al3+量最少，当pH=7时，滤饼最容易过滤，滤饼的过滤比阻值最低，pH=6时，滤饼较容易过滤。综合铝的回收率来看，pH=6应该是比较好的化学法回收铝的基本条件，对中和沉淀获得的Al(OH)3进行了高温煅烧制备Al2O3，结果表明，当煅烧温度为800℃，煅烧2h时，样品并没有转化成Al2O3，当逐步提高煅烧温度，提高到1000℃，煅烧2h时，样品开始有少量α-Al2O3产生，当温度提高到1200℃时，样品将产生大量的α-Al2O3，纯度和获得率最高。因此，对于此类高浓度废水采用化学法回收铝时，应考虑将废水pH值调至6，在对中和获得的Al(OH)3资源化成附加值更高的α-Al2O3时，煅烧温度应该不低于1200℃。(来源：南京大学金陵学院化学与生命科学学院)
