專利名稱：一種堿性氯磺酸鋁的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種堿性氯磺酸鋁的制備方法。
堿性氯磺酸鋁是眾所周知的產(chǎn)品，它的一種特殊用途是作為水介質(zhì)處理的凝結(jié)劑。
已公布的第218487號(hào)歐洲專利申請(qǐng)描述了一種可以獲得優(yōu)良性能的產(chǎn)品的制造方法。
下述過程表達(dá)了該方法的特征-首先混合氯化鈣和碳酸鈣以形成漿液;
-然后使該漿液和硫酸鋁反應(yīng)(連續(xù)或不連續(xù));
-最后過濾所獲得的反應(yīng)混合物，由此分離出硫酸鈣濾餅和含有所需的堿性氯磺酸鋁的濾液。
這些產(chǎn)品被用來作為水介質(zhì)(例如，流出液、廢水、污水、飲用水等)處理的凝結(jié)劑時(shí)，不論其穩(wěn)定性和凝結(jié)、絮凝能力方面還是在被處理水中的殘留鋁的低含量和適用于寬廣的PH值范圍方面，都被證實(shí)具有非常顯著的優(yōu)點(diǎn)。
可是，如同上述專利申請(qǐng)所指出的，從反應(yīng)介質(zhì)中過濾出來的堿性氯磺酸鋁溶液有時(shí)可能一方面呈現(xiàn)出從深棕到黃色的色澤，另一方面出現(xiàn)大大超過100個(gè)標(biāo)準(zhǔn)濁度單位(NTU)的濁度。
這個(gè)可能導(dǎo)致不良影響的濁度是由于特別高比率的固體懸浮物質(zhì)造成的，特別是那些在過濾過程中透過過濾器的石膏細(xì)屑。所獲得的溶液的深暗色彩可能是由于有色雜質(zhì)的緣故，尤其是鐵或腐植質(zhì)。當(dāng)然成品中帶色雜質(zhì)的性質(zhì)和數(shù)量將隨著所采用的原材料質(zhì)量而變化。
為了避免這個(gè)缺點(diǎn)，在前述的專利申請(qǐng)中曾建議至少在過濾之前的已描述過的過程之一中，一起或單獨(dú)地加入至少一種吸附劑和至少一種非離子型或陽離子型絮凝高分子電解質(zhì)。被特別推薦的吸附劑是活性炭。
然而這種改進(jìn)還存在著一些嚴(yán)重的缺陷。
一方面，這種改進(jìn)需要使用會(huì)使過濾中形成的石膏濾餅著色和污染的活性炭，其結(jié)果是即使回收了大量的石膏也不能增值收益，尤其是在造紙工業(yè)中。
另一方面，它需要非常仔細(xì)地進(jìn)行過濾以避免活性炭透過過濾器和使堿性氯磺酸鋁尾液著色，通常通過增加高分子電解質(zhì)的加入量則可以限制第二個(gè)問題。然而，這是不經(jīng)濟(jì)的。
最后，可以發(fā)現(xiàn)最終獲得的堿性氯磺酸鋁尾液的濁度雖然已經(jīng)降到相當(dāng)?shù)偷某潭?，即接?0個(gè)標(biāo)準(zhǔn)濁度單位(NTU)。但即使再延長隨后的過濾和/或潷析過程也不再能有效地降低了。
本發(fā)明的目的是解決上述的問題并提出能夠可靠和重復(fù)地獲得同時(shí)具備不著色和其濁度低于5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)濁度單位(NTU)的堿性氯磺酸鋁溶液的簡單、有效、經(jīng)濟(jì)和容易實(shí)施的方法。
為此申請(qǐng)人提出了一個(gè)制備堿性氯磺酸鋁的改進(jìn)方法，這個(gè)典型的方法包括一個(gè)氯化鈣和碳酸鈣漿液(氯甲酸鹽漿液)的制備過程，一個(gè)使氯甲酸鹽漿液和硫酸鋁接觸反應(yīng)過程，還有一個(gè)分離所獲得的反應(yīng)混合物的過程，該反應(yīng)混合物可以分離出硫酸鈣濾餅和含有所需的堿性氯磺酸鋁溶液，其特征是在分離之后獲得的溶液中至少添加非離子型或陽離子型高分子絮凝電解質(zhì)。
本發(fā)明的方法除了可以不再使用吸附劑，尤其是活性炭，從而避免這種實(shí)施方式所固有的缺陷外，還可以完全意外地和驚人地得到不著和透明的(濁度低于5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)濁度單位NTU)堿性氯磺酸鋁溶液，同時(shí)在絮凝劑的用量方面也是很經(jīng)濟(jì)的。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)還將在下面的說明書和具體的實(shí)施例中更清楚地顯示出來，但本發(fā)明并不受實(shí)施例的限制。
本發(fā)明的方法的主要特征是在分離上述定義的液固相之后所獲得的溶液中添加非離子型或陽離子型的絮凝高分子電解質(zhì)。
本發(fā)明所用的高分子電解質(zhì)是專業(yè)技術(shù)人員所熟知的產(chǎn)品，它們一般是分子量在一百萬或數(shù)百萬以上的高聚物。
可以用于本發(fā)明的非離子型高分子電解質(zhì)特別可以列舉出聚丙烯酰胺，聚環(huán)氧乙烷，聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇。
人們將優(yōu)先采用聚丙烯酰胺。
可以用于本發(fā)明的陽離子型高分子電解質(zhì)特別是-中性多元胺和四元多胺。更確切地可以列舉中性或四元的聚亞烴胺類和多羥基亞烴胺類。作為例子特別合適的有下列均聚物聚乙烯胺，羥基-2-丙基-1-N-甲基的多氯化銨，羥基-2-丙基-1，1-N-二甲基的多氯化銨，乙烯-2-咪唑啉的聚硫酸氫鹽和二烯丙基-二甲基的多氯化銨。由丙烯酰胺和二烯丙基-二甲基的氯化銨所生成的共聚物同樣也適用。
-聚氨基丙烯酸酯和聚氨基甲基丙烯酸酯。更確切地是聚二烴基氨基烴基丙烯酸酯和聚二烴基氨基烴基甲基丙烯酸酯。作為例子，中性或四元的聚-N-N-二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯很適合，不論其均聚物或者和丙烯酰胺的共聚物都適合。
-聚氨基丙烯酰胺和聚氨基甲基丙烯酰胺。更確切地是聚二烴基氨基烴基丙烯酰胺或聚二烴基氨基烴基甲基丙烯酰胺。作為例子可以列舉聚-N-二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺和聚-N-二甲氨基甲基丙烯酰胺。
當(dāng)然這個(gè)高分子電解質(zhì)清單僅僅是作為例子，并不受此限制。事實(shí)上除專業(yè)技術(shù)人員所熟知的陰離子型高分子電解質(zhì)外，所有單獨(dú)或混合的高分子電解質(zhì)都可用于本發(fā)明的實(shí)施。
盡管如此，人們還是優(yōu)先采用非離子型高分子電解質(zhì)。因?yàn)槿藗円呀?jīng)發(fā)現(xiàn)它們可以達(dá)到最佳的結(jié)果，并且用量最低。
所加入的絮凝劑的量當(dāng)然取決于堿性氯磺酸鋁尾液的質(zhì)量?？墒侨藗円馔獾匕l(fā)現(xiàn)在任何情況下極少量的絮凝劑可以達(dá)到難得的結(jié)果。
實(shí)際上，處理每噸堿性氯磺酸鋁溶液需用0.1至5克高分子電解質(zhì)。
該用量宜在0.1至3克/噸之間，最好在0.3至2克/噸之間。
如同在前面說明書中指出的那樣，本發(fā)明的處理方式適用于按這樣一種工藝方法獲得的所有的堿性氯磺酸鋁溶液，該工藝方法在于使氯化鈣和碳酸鈣的混合物和硫酸鋁反應(yīng)，氯甲酸鹽漿液和硫酸鋁的起始量通常是根據(jù)希望獲得的成品的化學(xué)計(jì)量來調(diào)節(jié)的。
然而人們還將本發(fā)明的方法更有效地用于這樣的堿性氯磺酸鋁，它們的堿度(以O(shè)H當(dāng)量和Al當(dāng)量之比來定義)在0.4和0.65之間，最好在0.4和0.6之間，它們的Al當(dāng)量和Cl當(dāng)量之比在2.8和5之間最好在3.2和4之間，它們的脫硫酸鹽作用轉(zhuǎn)化率(以被消耗的硫酸鹽的量和原料硫酸鋁的量之比來定義)在70%和90%之間，最好在70%和85%之間。
為了了解和本技術(shù)有關(guān)的各種不同的實(shí)施例及其細(xì)節(jié)，專業(yè)技術(shù)人員可以參閱作為參考文獻(xiàn)列舉過的EP-A-218487號(hào)文獻(xiàn)。
按本發(fā)明處理之后，即在添加了上述已定義過的高分子電解質(zhì)后，將堿性氯磺酸鋁溶液潷析直至獲得完全清澈的和不著色的溶液。這個(gè)潷析過程可以被一個(gè)過濾過程來代替和/或繼續(xù)，以便本發(fā)明方法的實(shí)施時(shí)間變得更適合于工業(yè)管理的需要。
最后可以確認(rèn)堿性氯磺酸鋁的固有特征，特別是它們的絮凝能力，不會(huì)由于本發(fā)明的處理而受到擾亂和/或改變。
現(xiàn)在給出一些闡明本發(fā)明的具體實(shí)例。
對(duì)照例1使288.16克MEACOMYA公司以“CM100”名稱出售的其OH重量百分含量為33.8%的工業(yè)白堊和226.5克重量濃度為32.4%的HCl進(jìn)行反應(yīng)。
把如此獲得的漿液(CaCl2和CaCO3的混合物)緩緩地加入到1500克含8.3%(重量)Al2O3和0.32%(重量)OH-的硫酸鋁中。
在40℃下緩慢地?cái)嚢?個(gè)小時(shí)，完成上述添加該漿液的操作。
然后，將所獲得的反應(yīng)混合物(堿性氯磺酸鋁+石膏)在非剪切攪拌和40℃下保持4個(gè)小時(shí)。
將反應(yīng)混合物在攪拌下1小時(shí)內(nèi)冷卻到16℃。
在400毫米汞柱的真空下過濾。分離出石膏濾餅和濾液。用水(186.5克)洗滌濾餅以便最后回收堿性氯磺酸鋁溶液。該溶液含有9.16%Al2O3，其堿度為0.522(用無草酸鹽電位測(cè)定法分析)和脫硫酸鹽作用轉(zhuǎn)化率為78.8%。
用肉眼觀察所獲得的溶液呈現(xiàn)明顯的黃色;它的APHA比色指數(shù)(ASTM-D-2108-71標(biāo)準(zhǔn))為230;它的濁度為31個(gè)標(biāo)準(zhǔn)濁度單位(NTU)。
例2至5將來自對(duì)照例1的溶液置于試驗(yàn)罐中用不同劑量的絮凝劑進(jìn)行絮凝。使用的絮凝劑是非離子型高分子電解質(zhì)，典型的例子是FLOERGER公司以“FLOERGER 920 SH”商標(biāo)出售的聚丙烯酰胺(分子量大于106)。
絮凝劑被預(yù)制成濃度為1克/升的水溶液，然后加入到堿性氯磺酸鋁溶液中-快速攪拌180轉(zhuǎn)/分鐘，2分鐘-慢速攪拌40轉(zhuǎn)/分鐘，10分鐘-根據(jù)潷析的時(shí)間測(cè)定殘留濁度。
絮凝劑的加入量用每噸處理溶液的克數(shù)來表示。溶液的著色程度用潷析69小時(shí)后的APHA指數(shù)來表示。APHA指數(shù)低于100的溶液，用肉眼觀察時(shí)幾乎不著色。
結(jié)果如下表Ⅰ所示。
對(duì)照例6按對(duì)照例1的制備方式準(zhǔn)備另一個(gè)堿性氯磺酸鋁溶液。
應(yīng)用的物品如下-32.4%的HCl226.5克-OH-含量為33.6%的工業(yè)白堊“CM 100”289.9克-含Al2O38.3%和OH-0.32%的硫酸鋁1500克。
獲得含Al2O3量為9.5%，堿度為0.53(用無草酸鹽電位測(cè)定法分析)和脫硫酸鹽作用轉(zhuǎn)化率為79.7%的堿性氯磺酸鋁。
用肉眼觀察溶液呈現(xiàn)非常明顯的黃色;它的APHA比色指數(shù)為300;它的濁度為36個(gè)標(biāo)準(zhǔn)濁度單位(NTU)。
例7至10用例2至5描述過的相同的試驗(yàn)方式處理來自對(duì)照例6的溶液。其中也采用相同的高分子電解質(zhì)。在經(jīng)過18個(gè)小時(shí)潷析之后再用孔徑為0.22微米的GSWP濾網(wǎng)過濾后表示出處理溶液的濁度和APHA著色度。APHA指數(shù)低于80的溶液，用肉眼觀察時(shí)不著色。
由于懸浮的微粒經(jīng)常堵塞濾網(wǎng)，即使延長后來的潷析過程也不能過濾來自對(duì)照例6的溶液了。
其結(jié)果記錄在下面的表Ⅱ中
權(quán)利要求
1.堿性氯磺酸鋁的制備方法，其中包括一個(gè)氯化鈣和碳酸鈣漿液(氯甲酸鹽漿液)的制備過程，一個(gè)使氯甲酸鹽漿液和硫酸鋁接觸反應(yīng)的過程，一個(gè)能夠分離出硫酸鈣餅狀物和含有所需要的堿性氯磺酸鋁溶液的反應(yīng)混合物的分離過程，其特征在于在所述溶液中添加至少一種非離子型或陽離子型絮凝高分子電解質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所使用的絮凝高分子電解質(zhì)是非離子型的，并且是從聚丙烯酰胺類，聚環(huán)氧乙烷類，聚乙烯吡咯烷酮類和聚乙烯醇類中選擇的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于絮凝高分子電解質(zhì)是聚丙烯酰胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所使用的絮凝高分子電解質(zhì)是陽離子型的，并且是從多元胺和四元多胺中選擇的。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于每噸處理溶液需使用0.1至5克的高分子電解質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于上述用量在0.1至3克之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于上述用量在0.3至2克之間。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于用絮凝高分子電解質(zhì)處理過的溶液進(jìn)行在后的過濾。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)氯甲酸鹽漿液和硫酸鋁的量以使獲得一個(gè)其堿度在0.4和0.65之間最好在0.4和0.6之間，其Al當(dāng)量和Cl當(dāng)量之比在2.8和5之間最好在3.2和4之間，而其脫硫酸鹽作用轉(zhuǎn)化率在70%和90%之間最好在70%和85%之間的堿性氯磺酸鋁。
全文摘要
堿性氯磺酸鋁的制備方法，其中包括一個(gè)氯化鈣和碳酸鈣漿液(氯甲酸鹽漿液)的制備過程，一個(gè)使氯甲酸鹽漿液和硫酸鋁接觸反應(yīng)的過程，一個(gè)能夠分離出硫酸鈣餅狀物和含有所需要的堿性氯磺酸鋁溶液的反應(yīng)混合物的分離過程，其特征在于在所述溶液中添加至少一種非離子型或陽離子型絮凝高分子電解質(zhì)。
文檔編號(hào)C02F1/52GK1035480SQ8810918
公開日1989年9月13日 申請(qǐng)日期1988年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月16日
發(fā)明者瓊·布廷·多米賽里 申請(qǐng)人:羅納·布朗克化學(xué)公司