一种制备聚磷氯化铝的方法技术

本发明专利技术公开一种制备聚磷氯化铝的方法，属于除草剂生产过程中的副产物再利用技术领域。包括：A．将草铵膦生产过程中产生的含铝含磷工业副产物置于容器中，加水溶解至完全，过滤，得澄清滤液；B．将澄清滤液减压浓缩，过滤，得粘稠状滤液；C．将粘稠状滤液置于焙烧炉中，通空气焙烧3～6 h，得固体物；D．将固体物置于容器中，加酸溶解，得澄清溶液；E．向澄清溶液中加入碱，在80～110℃条件下反应3～7 h，得透明液体；F．将透明液体在40～100℃条件下熟化10～24 h，得终产物聚磷氯化铝。不仅解决环境污染问题，而且实现变废为宝目的，也为聚磷氯化铝生产提供一种新途径。

【技术实现步骤摘要】
一种制备聚磷氯化铝的方法
本专利技术涉及一种制备聚磷氯化铝的方法，具体涉及一种利用草铵膦生产过程中产生含铝含磷副产物制备聚磷氯化铝的方法，属于除草剂生产过程中的副产物再利用

技术介绍
在现代用水和废水处理过程中，混凝工艺占十分重要的地位，其在生活饮用水和各种工业用水的除浊、除色处理中，是不可缺少的环节，而且在除藻类、除铁锰、除臭等处理中也经常采用。而在混凝工艺中投加的主要药剂为混凝剂，铝盐是应用最广泛的无机金属盐混凝剂，随着混凝技术的不断发展，产生了混凝效果更佳的聚铝混凝剂。聚合氯化铝（PAC）是20世纪60年代末发展起来的一类新型无机高分子絮凝剂，具有优越的净水性能，污泥少、除浊高，对除水pH影响小，与传统药剂相比，药效较高而价格低。为了增强聚合氯化铝的絮凝沉降能力，近年来各种复合型的聚合铝得以快速发展，其中就包含聚磷氯化铝。聚磷氯化铝主要是利用磷酸根的氢键架桥能力，促使产品中的铝离子形成大分子聚合形态，而现有技术中聚磷氯化铝的合成是在聚合铝成品或生产工艺过程中加磷酸或磷酸盐聚合而成，或者利用磷矿石酸溶提取其中的磷，然后加入到聚合铝的生产工艺过程中制备而成。此外，于2018年01月05日公开了一种公开号为CN107540066A，专利名称为“一种聚磷氯化铝的制备工艺”的专利技术专利，公开了：以氢氧化铝、盐酸和钙粉为主要含铝原材料的一种铝盐系混凝剂的制备方法。于2013年07月10日公开了一种公开号为CN103191684A，专利名称为“一种聚磷氯化铝铁絮凝剂的制备方法及应用”的专利技术专利，公开了：以聚合氯化铝和FeCl3·6H2O为主要原料，加水溶解、混合均匀，然后加入磷酸氢二钠溶液以调节磷与铝铁的摩尔比，将其放入微波反应器当中辐射、加热，使其在微波条件下聚合，然后将其从微波反应器取出，在水浴条件下加入NaOH溶液调节碱化度并继续反应一段时间，最后常温熟化后得到聚磷氯化铝铁。于2010年05月12日公开了一种公开号为CN101704568A，专利名称为“聚磷氯化铝铁混凝剂及其制备方法和应用”的专利技术专利，公开：以AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O、Na2HPO4为主要生产原料，采用共聚法制备得到了聚磷氯化铝铁混凝剂。按Al/Fe摩尔比0.1~9.0∶1的比例取AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O水溶液，先加入Na2HPO4·2H2O，控制(Al+Fe)/P摩尔比5.0~10.0∶1，然后再调整碱化度；或者先调整碱化度，然后再加入Na2HPO4·2H2O；控制反应温度50~120℃，反应时间2~8小时，熟化温度为30~110℃，保温时间为6~24小时。
技术实现思路
在除草剂草铵膦的生产过程中产生一种工业副产物，其主要成分为氯化铝和氯化钠，同时含磷1～3%，P/Al摩尔比0.1～0.25；由于这种工业副产物量大、腐蚀性强及填埋难等而导致一系列环境问题，将该工业副产物制备成传统的聚合氯化铝絮凝剂，则由于其中的磷杂质难以除去而使得所制备的聚合氯化铝产品中磷含量可高达1%以上，高磷含量的聚合氯化铝产品根本无法应用于水处理中。这种工业副产物在制备聚合氯化铝时，磷杂质难以除去，将其制备成聚磷氯化铝而不需要额外加入磷，而且这种工业副产物中的P/Al摩尔比正好在聚磷氯化铝制备所需的P/Al摩尔比范围内。鉴于此，本专利技术以草铵膦生产过程中产生的含铝含磷工业副产物为原料，采用特定的合成工艺，制备得到聚磷氯化铝，这不仅解决了草铵膦工业化生产过程中所遇到的环境问题，而且实现了变废为宝的目的，同时也为聚磷氯化铝的生产提供了一种新的途径；同时，这也是首次将草铵膦生产过程中产生的含铝含磷副产物用于制备聚磷氯化铝的工艺。为了实现上述技术目的，提出如下的技术方案：一种制备聚磷氯化铝的方法，包括如下步骤：A.将草铵膦生产过程中产生的含铝含磷工业副产物置于容器中，加水溶解至完全，过滤，得黄色的澄清滤液；B．将澄清滤液减压浓缩，过滤，得黄色的粘稠状滤液。在澄清滤液减压浓缩过程中，有90～96%的氯化钠固体析出，且氯化钠固体在析出物中含量98%以上，而过滤主要是除去氯化钠固体；C.将粘稠状滤液置于焙烧炉中，通空气焙烧3～6h，得白色的固体物；D.将步骤C所得的固体物置于容器中，加质量分数30%的盐酸溶液溶解，得黄色的澄清溶液；E.向步骤D所得的澄清溶液中加入碱，并在80～110℃条件下反应3～7h，得暗黄色的透明液体；F．将透明液体在40～100℃条件下保温熟化10～24h，得终产物聚磷氯化铝。进一步的，在步骤A中，所述水为工业用水。进一步的，在步骤A中，所述水用量为含铝含磷工业副产物重量的2～5倍。在该限定下，若水量太小，溶解不完全；若水量太大，后序浓缩时间增加，切浪费资源。进一步的，所述氯化钠固体通过焚烧后，通过离子膜烧碱装置制备液碱和氯气；或者，将氯化钠固体粉碎研磨后，回用于草铵膦生产工艺中，实现资源的循环使用。进一步的，在步骤C中，所述焙烧温度为200～500℃。该温度的设置，一方面保证白色固体的酸溶性，另一方面，保证能源不浪费。进一步的，在步骤C的焙烧过程中，产生大量的氯化氢气体，通过降膜吸收，制成质量分数30%的盐酸溶液，用于D步骤的酸溶解工序。进一步的，在步骤D中，所述盐酸溶液用量为固体物重量的2.5～3.5倍。该用量的设置，既防止酸解不完全，又防止酸过多，造成E步骤中用碱增多，而导致终产物中无机盐的含量增加，造成产品指标不达标。进一步的，在步骤E中，所述碱用量满足OH-/Al3+摩尔比2～2.5，用于调节盐基度。在该摩尔比值下，有效保证絮凝效果。进一步的，在步骤E中，所述碱为氯化钙、氧化钙、碳酸钙、铝酸钙及氢氧化钙中一种或任意两种以上的混合。经检测：在终产物聚磷氯化铝中，氧化铝含量10～12%，盐基度为70～80%，磷含量1～2%。由于在本制备方法中，原料即工业副产物的主要成分为固体氯化铝和固体氯化钠，而制备聚磷氯化铝主要需要氯化铝，首先，将含铝含磷工业副产物溶于水，由于固体氯化铝和固体氯化钠均溶解为水溶液，而少部分不溶杂质通过过滤除去，得到主要为氯化铝水溶液和氯化钠水溶液的滤液，由于氯化铝水溶液呈黄色，所以得到黄色澄清滤液。其次，通过减压浓缩黄色澄清滤液，有90～96%的氯化钠固体析出（氯化钠固体在析出物中含量98%以上），过滤，从而除去大部分氯化钠，得主要为氯化铝的黄色粘稠状滤液。再次，由于工业副产物中还含有机磷，而制备聚磷氯化铝所需磷必须为正磷（即磷酸根或磷酸氢根），所以有机磷在高温焙烧过程中转化为五氧化二磷，焙烧目的是使其中的磷全部转化为五氧化二磷，而将焙烧时间限定为3～6h，若时间过少，工业副产物中有机磷无法完全转化为正磷，会导致终产物聚磷氯化铝中含有有机磷，严重影响产品指标；若时间过长，浪费热能；由于在较纯净氯化铝在水中，为聚合氯化铝，其在焙烧过程中会逐渐释放氯化氢，当氯化氢释放后就转变为三氧化二铝，所以焙烧后，得主要为三氧化二铝和聚合氯化铝混合的白色固体物。再次，五氧化二磷酸解后即得磷酸，为制备聚磷氯化铝所需。而在酸解中选用质量分数30%的盐酸溶液，若酸质量分数过低，水量太大，会导致后序所得产品中铝含量偏低，则需再次浓缩以使得铝含量达标；而质量分数30%的盐酸制备产品合格；而酸解后，所得黄色本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备聚磷氯化铝的方法，其特征在于，包括如下步骤：A．将草铵膦生产过程中产生的含铝含磷工业副产物置于容器中，加水溶解至完全，过滤，得澄清滤液；B．将澄清滤液减压浓缩，过滤，得粘稠状滤液；C．将粘稠状滤液置于焙烧炉中，通空气焙烧3～6 h，得固体物；D．将步骤C所得的固体物置于容器中，加酸溶解，得澄清溶液；E．向步骤D所得的澄清溶液中加入碱，并在80～110℃条件下反应3～7 h，得透明液体；F．将透明液体在40～100℃条件下保温熟化10～24 h，得终产物聚磷氯化铝。

【技术特征摘要】
1.一种制备聚磷氯化铝的方法，其特征在于，包括如下步骤：A．将草铵膦生产过程中产生的含铝含磷工业副产物置于容器中，加水溶解至完全，过滤，得澄清滤液；B．将澄清滤液减压浓缩，过滤，得粘稠状滤液；C．将粘稠状滤液置于焙烧炉中，通空气焙烧3～6h，得固体物；D．将步骤C所得的固体物置于容器中，加酸溶解，得澄清溶液；E．向步骤D所得的澄清溶液中加入碱，并在80～110℃条件下反应3～7h，得透明液体；F．将透明液体在40～100℃条件下保温熟化10～24h，得终产物聚磷氯化铝。2.根据权利要求1所述的制备聚磷氯化铝的方法，其特征在于，在步骤A中，所述水用量为含铝含磷工业副产物重量的2～5倍。3.根据权利要求1所述的制备聚磷氯化铝的方法，其特征在于，在步骤B的减压浓缩过程中，经检测有90～96%的氯化钠固体析出，且所得氯化钠固体在析出物中含量98%以上。4.根据权利要求3所述的制备聚磷氯化铝的方法，其特征在于，所述氯化钠固体通过焚烧后，通过离子膜烧碱装...

【专利技术属性】
技术研发人员：何路涛，李舟，卢刚，唐昊，
申请(专利权)人：四川福思达生物技术开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51