專利名稱：降氟凈水劑－五羥基氯化鋁的生產工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明用于降氟凈水領域，特別涉及一種無羥基氯化鋁的生產工藝。
目前國內外理化降氟方法有很多種，歸納起來有三類1.混凝沉淀法目前應用較廣的混凝劑主要是鋁鹽，硫酸鋁、氯化鋁、氯化聯(lián)鋁和堿式氯化鋁。各種鋁鹽只是形式或化學成分上的差別，但降氟的基本原理相同，均為水解形成氫氧化鋁膠體吸附F-絮凝沉淀達到降氟目的。采用上述鋁鹽做降氟不但引入大量的SO42-或Cl-，而且水解還會產生大量H+。由于PH值下降，往往不能發(fā)生絮凝，需對原水進行PH值調整。這不但增加技術復雜程度和推廣使用的難度，而且常常造成SO2-4或Cl-超標。
堿式氯化鋁的生產和其在降氟凈水方面的應用國內外均有大量文獻報道，《陜西化工》1995.2 18-21″聚氯化鋁生產新工藝″堿化度可達到60-80％產品為淺黃色固體。而目前生產工藝采用酸溶一步法的落后技術，堿鋁產品粘度大，即使采用沉淀，過濾等分離凈化手段，其殘留的懸浮雜質也難以徹底去除，致使產品含Pb、Cd、Cr、Mn等有害元素比標準限量超出幾十倍。這些元素要留在水中，長期飲用必會威脅人的健康，存在對人體慢性中毒危險。根據城建部1991年印發(fā)的《城市供水在當前產業(yè)政策實施辦法》的通知書，以鋁灰為主要原料生產的混凝劑為限制與禁止藥劑系列。不能作為飲水降氟劑使用(見環(huán)境與健康雜志，1995年9月12卷第5期)。它的生產工藝落后又決定了它的產品質量不穩(wěn)定，一般為[Al2(OH)4Cl2]m并且產品吸水性較大，放置一定時間由粗粉狀變?yōu)辄S泥巴狀。只能用做污水處理。
2.濾層吸附法目前采用活性氧化鋁、天然沸石、磷酸鹽、骨粉、蛇紋石、離子交換樹脂等為濾料的降氟方法。但不管采用哪種濾料，它們都有各自的吸附溶量，使用都較復雜。除必須有一定設備外，濾料使用一定時間后，不是更換就是進行活化和再生。一次性投資過大，操作技術難掌握。
3.電化學法包括半透膜電滲析法、電解法等。由于濾層吸附和電化學這兩大類降氟方法一次性投資大，技術要求高，難掌握，很難推廣。
本發(fā)明的目的是對堿式氯化鋁的生產工藝進行改進，采用溶鋁二步法新工藝生產一種五羥基氯化鋁，該產品不含有害元素，符合衛(wèi)生標準，可以做飲水降氟，還可以用于水質凈化和污水處理。
本發(fā)明技術解決方案是這樣實施的1.包括酸溶一步法，用鹽酸直接溶鋁，其特征在于，以下溶鋁二步法第一步將37％鹽酸放入自來水反應池中，然后加鋁材，讓其反應，把鋁灰或鋁材下角料中的鋁最大限量溶出，第二步是在第一步反應完后再加入金屬鋁，把有害元素或重金屬置換出來，使產品符合衛(wèi)生標準，加入金屬鋁繼續(xù)反應完。由于反應過程中有大量溶液消耗，應加入自來水使溶液保持原來數量，當溶液溫度在40--60℃時，加入CaCO3作為余酸中和劑和聚合度的調整劑，后靜放10小時把上部清液放入干燥池中固化干燥即為五羥基氯化鋁。
2.反應池中要采取保溫措施，使溫度保持在80--100℃五羥基氯化鋁的制取在理論上必須符合，在一定量的鹽酸溶液中必須溶入一定量的金屬鋁，例如，在含100毫升，37％濃鹽酸溶液中制備五羥基氯化鋁，溶鋁量必須是65.1g，大于其值就要發(fā)生Al(OH)3沉淀，小于其值產品就是堿式氯化鋁。
本發(fā)明的優(yōu)點及效果1.由于采用溶鋁二步法工藝，使堿式氯化鋁產品中的羥基數由1--5之間可任意變化值成為定值5，保證了質量穩(wěn)定。
2.使堿式氯化鋁產品的堿化度由50％--80％的可變值達到了83.3％極限值，羥基數為定值5。
3.產品不含有害元素Pb、Cd、Cr、Mn和重金屬，符合衛(wèi)生標準。
以下通過實驗數據對硫酸鋁、氯化鋁、堿式氯化鋁與五羥基氯化鋁的對比，見下表表1，幾種混凝劑的比較表1.幾種混凝劑的比較
從實驗結果看出硫酸鋁。氯化鋁作為降氟劑對于5mg/L以上的高氟水，由于水解酸度增大，造成不絮凝不沉淀，達不到降氟目的。
堿式氯化鋁降氟效果雖然可以，但它含有Pb、Cd、Cr、Mn等有害元素，不適合作為飲水降氟劑。
而本發(fā)明生產的五羥基氯化鋁與之比較，不但克服硫酸鋁、氯化鋁、堿式氯化鋁存在的缺點，而且具備以下優(yōu)點。
1.從表中看出，五羥基氯化鋁降氟絮凝快，沉淀完全徹底，降氟效果好。
2.產品不潮解、不變質、無腐蝕，不象硫酸鋁、氯化鋁、堿式氯化鋁易潮解，酸性大，有腐蝕性不變存放運輸。
3.使用范圍廣，適用性強，不受高氟水濃度限制，無需調PH值，不含有害元素。不但降氟效果好，而且也是一種理想的凈水劑。
4.五羥基氯化鋁用量小，成本低，不僅適用于處理大規(guī)模的含氟量高的飲用水，而且還適用于水質凈化和污水處理。附用戶證明材料，見附件一降氟凈水劑在鹽山縣實用試驗證明；附件二河北省衛(wèi)生防疫站檢驗報告；附件三河北省滄洲市衛(wèi)生防疫站檢驗報告；實施例例如用鋁材下角料500公斤生產五羥基氯化鋁產品，第一步是把鋁灰或鋁材下角料中的鋁最大限量溶出，將1M337％濃鹽酸放入盛有7M3自來水反應池中，然后加入500公斤碎屑狀鋁材下角料，讓其反應，半小時后反應溫度能達到100℃，應盡量采取保溫措施，使溫度保持在80--100℃；第二步是用金屬鋁把鋁灰或鋁材下角料中的有害元素置換出來，使產品符合衛(wèi)生標準，例如當第一步反應完后趁熱加入1--3公斤金屬鋁讓其繼續(xù)反應完為止，由于反應過程中有大量溶液消耗，應加入自來水使其還到8M3，當溶液溫度在40--60℃時，用CaCO3作為余酸中和劑和聚合度的調整劑，加入量為130--140公斤，讓其反應完，靜放10小時，把上部清液放入干燥池中固化干燥即為五羥基氯化鋁產品。
權利要求
1.降氟凈水劑--五羥基氯化鋁的生產工藝，包括酸溶一步法，用鹽酸直接溶鋁，其特征在于，以下溶鋁二步法第一步將37％鹽酸放入自來水反應池中，然后加鋁材，把鋁灰或鋁材下角料中的鋁最大限量溶出，第二步是在第一步反應完后再加入金屬鋁，把有害元素或重金屬置換出來，加入自來水使溶液保持原來數量，當溶液溫度在40--60℃時，加入CaCO3作為余酸中和劑和聚合度的調整劑，后靜放10小時把上部清液放入干燥池中固化干燥即為五羥基氯化鋁。
2.根據權利要求1所述五羥基氯化鋁的生產工藝，其特征在于，反應池中要采取保溫措施，使溫度保持在80--100℃。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于降氟凈水領域,特別涉及一種五羥基氯化鋁的生產工藝。該工藝采用溶鋁二步法,第一步是把鋁灰或鋁材下角料中的鋁最大限量溶出,第二步是用金屬鋁把鋁灰或鋁材下角料中的有害元素置換出來,用CaCO
文檔編號C02F1/52GK1253913SQ9812449
公開日2000年5月24日 申請日期1998年11月13日 優(yōu)先權日1998年11月13日
發(fā)明者宋同安, 葛秀珍, 郭建強 申請人:地礦部水文地質工程地質技術方法研究所