高碱度聚氯硫酸铝-碱金属和碱土金属氯化物加合物应用制造技术

本发明专利技术涉及高碱度聚氯硫酸铝－碱金属和碱土金属氯化物加合物在处理饮用水、含水流出液中和造纸工业中的应用。所述高碱度聚氯硫酸铝－碱金属和碱土金属氯化物加合物具有通式：Ａｌ（ＯＨ）↓［ａ］Ｃｌ↓［ｂ］Ｙ↓［ｃ］／ｄＭ’Ｃｌ↓［２］／ｅＭ”Ｃｌ（１），式中各符号的意义见说明书。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请系申请日为1997年3月8日、申请号为97109625.2、专利技术名称为“碱性聚氯硫酸铝的制备方法和它们的应用”的专利技术专利申请的分案申请。本专利技术涉及高碱度聚氯硫酸铝-碱金属和碱土金属氯化物加合物(以下简称聚氯硫酸铝)在处理饮用水、含水流出液中和造纸工业中的应用。聚氯硫酸铝具有下述通式Al(OH)aClbYc/dM’Cl2/eM″Cl(1)式中Y表示如SO42-之类的2价阴离子，M’表示如碱土金属之类的2价阳离子，M”表示如碱金属或铵之类的1价阳离子，a，b，c和d是正整数或非零正分数，e可以是零或正整数或正分数，b＝3-2c-a和2d+e+b≤3。碱度β定义为以％表示的比值a/3，其碱度可以是20-75％。从化学组成出发，可以通过下述化学式计算出其碱度β＝100(3Al+2M’+2M”-2Y-Cl)/3Al，其中Al，M’，M”，Y和Cl是以摩尔表示的。下面以PCSA表示的聚氯硫酸铝在工业中得到广泛的应用，具体是造纸工业和废水处理，尤其是饮用水的处理，它们的高凝结作用和絮凝作用使其成为一种可选择的产品。更确切地说，为了处理水，研究过许多可避免得到任何排出物，特别是石膏(CaSO4，2H2O)的方法，这些方法能够生产出在饮用水中具有呈悬浮状物质的絮凝—凝结能力的、在处理的饮用水中只是很少量的可溶铝性能盐析的产品，并具有PCSA溶液贮存几个月的稳定性，即包括在0-40℃温度变化下，甚至贮存没有防止太阳光照射也是如此。EP 327419专利描述了一种高碱度PCSA的生产方法，这种高碱度PCSA满足上述的那些能力及其稳定性。但是，这种方法产生石膏排出物，石膏排出物排放到河水中引起环境问题，堆放又引起提高附加成本。絮凝-凝结的效果是通过测量用PCSA处理后的上清液水相的浊度评价的。具有快速倾析性质的块状絮凝物沉降，而最小的絮凝物在砂过滤器上是可吸引的，并应该具有极好的在砂过滤器上被吸附的能力。在深度砂过滤器上的过滤效率是用澄清水中观察到的每立方厘米颗粒数表征的。通过用0.45微米过滤器过滤处理的水和测定存在的铝，可以评价只是使饮用水中非常低残留含量的铝盐析性。如果在室温3个月和40℃1个月后保持其可利用的性质，如果在40℃1个月或在室温(25℃)三个月不出现任何固体，则PCSA溶液是所述稳定的。在现有的PCSA应用中出现许多问题，特别是由它们的生产方法所造成的问题更是如此。直接与絮凝-凝结作用相关的消除浊度需要高硫酸盐含量和低于70℃的弱碱化步骤的温度优选地低于40℃。当硫酸盐的含量高时，PCSA具有耐高温的性质。不妨碍除去浊度，这时在高于70℃，例如80-90℃温度下，在硫酸盐/氧化铝的质量百分比高于3/10.5时进行合成应该是可能的。饮用水的处理需要达到处理水中低含量的残留铝，这就导致60-75％高碱度的PCSA。使用在碱化步骤高温合成的PCSA时，典型的是高于70℃，优选的是80-85℃合成的PCSA时，处理水中的残留铝含量降低。当硫酸盐/氧化铝质量百分比从0.1/10增加到3/10时，所述残留铝的含量快速增加，在比为3/10，最高到23.8/8.5时，残留铝的含量一直稳定不变。当硫酸盐/氧化铝质量百分比高于0.1/10，残留铝的含量太高。为了得到有效残留铝的PCSA，必需具有高碱度的PCSA、高碱化步骤的温度，并且PCSA的硫酸盐含量很低。高温度和低硫酸盐含量是得到有效除去浊度的PCSA的相对立的条件。PCSA溶液在储存和温度最高到40℃时应该是稳定的。PCSA溶液的温度稳定性随硫酸盐/氧化铝质量比而增加。PCSA溶液在硫酸盐/氧化铝质量百分比高于3/10时是非常稳定的。JP-53001699/1978专利中描述了一种聚氯硫酸铝的生产方法。这种方法的第一个步骤是碱化按照等分子量CaCO3计含有很多硫酸盐的聚氯硫酸盐，得到应分离的石膏(CaSO4，2H2O)。在第二个步骤，使其碱度为55-58％的前述步骤的产物与选自于由下述化合物组成的组中的一种化合物进行反应CaCO3、NaHCO3、Na2CO3、Mg(OH)2和MgO，其反应温度不超过60℃。尽管所述碱度为65-70％，在处理水中残留铝的含量高于利用由EP327419专利描述的方法得到的PCSA所达到的残留铝含量的30-60％。温度60℃不够，温度高于70℃降低了絮凝-凝结性质。这种方法的主要缺陷是大量副产物石膏，正如前面已经提到的那样，排放这些石膏造成环境问题。在JP52113384/1977专利中，描述了一种生产65-70％碱性聚氯硫酸铝的方法，该方法是始终在低于60℃的温度下，将比如CaCO3、NaHCO3、Mg(OH)2和/或MgO之类的碱性剂加入氯化铝溶液或碱性氯化铝溶液中。人们可以观察到，由于与对上述JP-53001699/1978进行解释的同样原因，与EP327419专利所描述的方法得到的PCSA相比，该方法的残余的铝含量还非常高。副产物石膏的量很大，因此仍是一个缺陷。在加拿大专利申请CA2109756 A1中，描述了一种不产生石膏的絮凝剂生产方法，该方法是在温度为45-98℃，优选的是75℃的条件下，在氯硫酸铝溶液中加入石膏。这样加入的石膏总是完全溶解的，钙的浓度仍限制在0.1-0.4％(以Ca2+计)范围内。已明确指出，采用比如CaCO3之类的碱进行碱化的步骤应该在45℃进行。比如根据该专利得到的产品碱度低于55％。硫酸盐/氧化铝的质量百分比约为3/10。然而，重复这些实施例没有能够达到所宣布的碱度55％，而得到的碱度比较低，为10-15％。与根据EP327419专利中描述的方法得到的PCSA相比，残余的铝含量是过量的。为了改善处理水中残留的铝量，上述专利EP327419提出一种60-70％高碱度的PCSA制备方法。这种方法具体地在于让氯化铝、过量硫酸铝溶液，在温度从93℃降低到65℃时与碱性的碱土金属混合物碱性接触，然后过滤除去不溶的碱土金属硫酸盐。有必要指出这种合成是在硫酸盐大大过量的情况下开始的，还应指出伴随着温度的降低，在反应介质中的硫酸盐含量降低。这样就避免了PCSA溶液的热降解，这种热降解在低硫酸盐比例时是敏感的，代表性的是这种产物SO42-＝1.9％/Al2O3＝10.5％。这样制备的高碱度PCSA在处理水时能够达到比较低的残留铝含量，如我们在前面已经提到的那样。但是，这种方法的主要缺陷是产生大量的石膏(每生产一吨PCSA约300公斤)。在EP557153专利中，还描述了一种高碱度的PCSA的制备方法，这种方法没有多少排出物。但是，这种方法的严重缺陷是不太能重现。这种重现性的缺陷具体地表现为，处理水时10次有8次残余铝的比例高。这种残余铝的比例可以达到的量，高于用EP327419专利描述的PCSA达到的量的40％。我们联想起，为了得到残余铝有效的PCSA，必需有高碱度的PCSA，这种PCSA是用非常低硫酸盐含量的PCSA在高碱化温度下生产的。高温度和低硫酸盐含量是与得到有效除去浊度的PCSA相反的条件。具体地，在FR2317227专利和EP0557153欧洲专利中可看到这一点，在这些专利中，在高于70℃温度下用碱没有能够将40％碱性氯硫酸铝过分碱化到55-70％，没有避免产物絮凝的性质的降低。在上述这本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有下述通式的高碱度的聚氯硫酸铝－碱金属和碱土金属的氯化物加合物在饮用水处理方面的应用：Ａｌ（ＯＨ）↓［ａ］Ｃｌ↓［ｂ］Ｙ↓［ｃ］／ｄＭ’Ｃｌ↓［２］／ｅＭ”Ｃｌ （Ⅰ）式中：Ｙ表示二价阴离子ＳＯ↓［４］↑［２－］，Ｍ’表示 二价阳离子，Ｍ”表示一价阳离子，ａ、ｂ、ｃ和ｄ是正整数或非零正分数，ｅ可以是零或正整数或正分数，使得１．８＜ａ＜２．２５０．００１＜ｃ＜０．１５０ｂ＝３－２ｃ－ａ和２ｄ＋ｅ＋ｂ≤３，并且具有的碱度β为６０－７５％ ，该碱度β用式β＝１００×（３Ａｌ＋２Ｍ’＋Ｍ”－２Ｙ－Ｃｌ）／３Ａｌ定义，其中Ａｌ，Ｍ’，Ｍ”，Ｙ和Ｃｌ是以摩尔表示的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P迪富尔，
申请(专利权)人：埃勒夫阿托化学有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]