新型聚氯硫酸铝及其制备和应用制造技术

本发明专利技术有关高碱基度聚氯硫酸铝及其制备方法，所述聚氯硫酸铝在饮用水、废水处理方面以及在造纸工业方面是有用的，具有的化学式为Ａｌ（ＯＨ）↓［ａ］Ｃｌ↓［ｂ］（ＳＯ↓［４］）↓［ｃ］Ｍ↓［ｂ］Ｎ↓［ｅ］其中：Ｍ是一种碱土金属；Ｎ是一种碱金属；ａ．ｂ．ｃ．ｄ和ｅ的数值为：１．９５＜ａ＜２．４；０＜ｃ＜０．１５；０＜ｄ＜０．１６；０＜ｅ＜１．７；ａ＋ｂ＋２ｃ＝３＋２ｄ＋ｅ。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关高碱基度聚氯硫酸铝及其制备方法，和这种聚氯硫酸铝对饮用水、废水的处理以及在造纸工业中的应用。聚氯硫酸铝广泛用于工业，值得注意的是在造纸工业和废水以及欲饮用水的处理方面，因为它们具有很高的凝结和絮凝能力。这些聚氯硫酸铝的性能和应用，当然是它们的主要特性功能。对于欲饮用水处理来说，需要高碱基度;对于有效的絮凝来说，需要的则是高硫酸盐含量;而对于所有的应用来说，该化合物必须是稳定的。化学式为的聚氯硫酸铝，具有较高的碱基度，能达到65%，按FR-A-2584699所述，这些产品仍然具有很大的缺点，这就是在其生产过程中，导致付产物石膏的产生，该物的排放存在环境问题。JP-52 113，384描述和请求保护生产高碱基度聚氯硫酸铝的方法如下在低于60℃的温度下，将碱试剂如CaCO3、NaHCO3、Na2CO3、Mg(OH)2或MgO加到预先通过低碱基度的聚氯硫酸铝与CaCO3反应而得到的聚铝化合物溶液中，分离出生成的石膏，该中间聚铝化合物的碱基度是50。在JP-53001，699描述和要求保护的生产高碱基度聚氯硫酸铝的方法中，第一步，中等碱基度聚氯硫酸铝与等摩尔(以硫酸盐计)量的CaCO3反应，分离出生成的石膏后，进行第二步，前步的产物碱基度在55-58之间，该产物与选自CaCO3、NaHCO3、Na2CO3、Mg(OH)2和MgO中的一种化合物反应。然而，按照上述两篇日本文献的聚氯硫酸铝的碱基度低于70%，因此，在某些用途中碱基度是不够高的。此外，这些化合物的稳定性差。这些化合物的一个主要缺点是排放生成的石膏存在环境问题，如上所述。FR-A-2317，227描述和要求保护的羟基氯化铝的方法，是在低於50℃温度下生产的，该化合物的化学式其中Y是z1价的阴离子，通常为SO2-4;M是z2价的阳离子，如铵、碱或碱土金属;和1.2＜a＜1.7;0＜c≤0.6;0.2＜d＜1.7;和a+b+c＝3+d然而，该专利陈述即使有可能使用碱土金属，仍存在出现沉淀的危险，导致稳定性差。上述文献没有一篇描述或提出本专利技术提供的改性聚氯硫酸铝;特别是有关消除混浊或浑浊性、絮凝能力、残留铝含量、稳定性、和在制造过程中不产生废品，所有这些优点能同时获得。因此，本专利技术提供一种高碱基度的水溶性聚氯硫酸铝，铝(以Al13计)含量至少为1mol%，铝浓度为0.01%，且具有如下化学式其中M是碱土金属;N是碱金属;a、b、c、d和e为下列数值1.95＜a＜2.4;0＜c＜0.15;0＜d＜0.16;0＜e＜1.7;a+b+2c＝3+2d+e。a、b、c、d和e采用上列数值，使性质得到改进，如本专利技术新型聚氯硫酸铝特有的碱基度和稳定性。碱土金属M是如镁或钙。最好M是钙。碱金属N是如钠或钾。最好N是钠。根据最佳实施例，所述聚氯硫酸铝的化学式为其中2.05＜a＜2.25;0.04＜c＜0.06;0.1＜d＜0.13;0.4＜e＜0.8。本专利技术聚氯硫酸铝的碱基度是很高的;按本专利技术的一个实施例，碱基度高於67%，最好高於72%。在下列实例指定的操作条件下，通过Al27NMR分析注意到了铝存在的特定形式，即Al13。Pouillot等人，1992年1月，在香港召开的“饮用水用高碱基度聚铝盐的生产”研讨会，讨论了Al13这种特定形式的发现，并教导Al13的存在和产品优良性能之间有连系。然而既没有提到本专利技术的化合物，也没有提到有关Al13的定量数值。按本专利技术的最佳实施例，以Al13计的铝含量对于0.06M的Al浓度来说高於1mol%，和/或对于0.01M的Al浓度来说高於3mol%。Al13的存在使本专利技术的聚氯硫酸铝具有优良的性能，例如在45℃下至少稳定1个月。按本专利技术提供的方法可以制备这些新型的聚氯硫酸铝。因此，本专利技术提供了一种适於制备高碱基度水溶性的聚氯硫酸铝的方法，其铝以Al13计的含量至少为1mol%，铝浓度为0.01%，且化学式为其中M是碱土金属;N是碱金属;a、b、c、d和e的数值如下1.95＜a＜2.4;0＜c＜0.15;0＜d＜0.16;0＜e＜1.7;a+b+2c＝3+2d+e;该法包括在50-70℃温度下，使碱土金属化合物M和碱金属化合物N与聚氯硫酸铝反应，所述聚氯硫酸铝的化学式为其中1＜a′＜1.95;0＜c′＜0.15;a′+b′+2c′＝3;采用下列按摩尔当量计算的比例0＜M/Al＜0.16和0＜N/Al＜1.7。在最佳实施例中，温度为60-65℃。“碱土金属化合物”一词适用于任何所述金属具有碱性的衍生物，特别是氧化物、氢氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐。最好碱土金属化合物是钙化合物，有利的是Ca(OH)2和/或CaCO3。“碱金属化合物”一词适用于任何一种所述金属具有碱性的衍生物，特别是氧化物、氢氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐。最好碱金属化合物是钠化合物，有益的是Na2CO3。“按摩尔当量计算”一词意指所有的比例均以摩尔表示，简化为金属形式。在一最佳实施例中，数值a′和c′以及比例M/Al和N/Al包括的范围各为1.1＜a′＜1.4;0.04＜c′＜0.06;和0.1＜M/Al＜0.13和0.4＜N/Al＜0.8。用作原料的聚氯硫酸铝可以是符合上述化学式Al(OH)a′Clb′(SO4)c′的任何聚氯硫酸铝，换句话说低至中等碱基度的，一般为40-50%。最佳的一种聚氯硫酸铝是通过下列方法获得的，该方法包括使碱式氯化铝与碱式硫酸铝反应，两者预先均在80-120℃温度下加热，选择各成分的相对比例，由此获得了上述化学式为的聚氯硫酸铝。该方法详细地描述於FR-A-2 534 897中，作为参考文献编入本文。获得另一种最佳聚氯硫酸铝的方法，包括在60-120℃的温度下，使碱式氯化铝与硫酸反应，选择各成分的相对比例，由此获得上述化学式的聚氯硫酸铝。该方法详细地描述於FR-A-2 036 685中，作为参考文献编入本文。本专利技术的聚氯硫酸铝在许多领域内都是有用的，如本说明书引言所引用的那些。因此本专利技术还涉及本专利技术聚氯硫酸铝的应用，值得注意的是在饮用水和废水的处理以及造纸工业方面。在现行的用途中，过去常常出现的各种问题事实上均由制造方法引起的。为了消除浑浊性，这直接关系到凝结-絮凝作用，必须使用高含量的硫酸盐，和低温下转化成碱式，通常低于40℃。欲饮用水的处理必须低残余铝含量。而这意味着高碱基度而且必然用高温转化成碱式，通常高于70℃。对于上述两种用途来说，在有关温度影响的特征之间存在着矛盾。然而，具有高硫酸盐含量的和在高温下转化成碱式所获得的聚氯硫酸铝易发生凝胶或沉淀，因此它在必要的储存期间内不具备足够的稳定性。直到现在，获得一种特性的改进仍以破坏另一特性为代价。本专利技术能克服现有技术的缺点并具有许多优点，根据下面的说明和实例将更加清楚。例1(a)聚氯硫酸铝原料的制备进行碱式氯化铝的合成条件是4升高压釜，可调速的搅拌以及通过传热流体在夹套内循环加热。该反应器还另外装有压力计、测温套管、通气口和过压下的安全膜。反应和转化成碱式的操作条件包括140℃温度和2巴的压力，持续时间分别为4和3.5小时。完成碱式硫酸铝的合成是在1升玻璃反应器中，可调速下搅拌并通过载热流体在夹套中循环进行加热;该反应器装有测温套管，冷却通气口和试剂加入点。反应步本文档来自技高网...

【技术保护点】
高碱基度水溶性的聚氯硫酸铝，按Ａｌ↓［１３］计的铝含量至少为１ｍｏｌ％，铝浓度为０．０１Ｍ且化学式为Ａｌ（ＯＨ）↓［ａ］Ｃｌ↓［ｂ］（ＳＯ↓［４］）↓［ｃ］Ｍ↓［ｄ］Ｎ↓［ｅ］其中：Ｍ是一种碱土金属；Ｎ是一种碱金属；ａ、ｂ、ｃ、ｄ和ｅ的数值是：１．９５＜ａ＜２．４；０＜ｃ＜０．１５；０＜ｄ＜０．１６；０＜ｅ＜１．７；ａ＋ｂ＋２ｃ＝３＋２ｄ＋ｅ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JD墨菲，R舒芬内克，H苏蒂，
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]