~)7~5~
L'in~ention co~cerne la fabrication d'hydroxychlorures d'aluminium sou3 forme de solution~ stable3, plu~ particulière~
ment deatin~3 aux traitement~ de~ ~au~ et efflue.nt~ aqueux.
Le~ hydroxychlorures d'alumi~ium sont de~ chlorures d'aluminium plu9 OU moin3 bas1que~ ancie~nement co.n~u~ pour le~quels on~ ~t~ propo~és ~n grand ~ombre de procédés de prépa-ration; on peut adopter pou~ ces hydroxychlorure~ de~ ~ormules ~ ~`
globales telle~ que ~1 (OH)X Cl3 x dans lesquelles X est inf~-rieur ~ 3 et exprime le degré de ba~icité de ce~ composés; il 0st apparu toutefois, Qurtout lors de leur mise e~ oeu~re da~3 ~ -diver e9 applications, que le comportement de diver~ hydroxychlo-~ure~ de formules gén~rale~ très voi~i~es pouvait 8tre tres vari~
. ableiet ~emblait en relation avec les procéd~s de préparation, ; oe qui lais~e supposer qu'il peut exister en solution diver~
io~ polycoDdensés de 3tructures complexes et qui peuvent di~férer 3elon ce~ procédés de préparatlon. ~ :
Parmi les diverses appli~a~io~s de ces hydroxychlorure~ -~
d'alumlnium o~ peut citer la fabrication de~ cosmétiques, celle de supports de catalyseur~ en alumine et le traiteme.nt des eaux et efflue~ts aqueux; e~ ce ~ui co~cerne cette derniare applica-tion, le~ hydroxychloruxes d'alumi.nium te~de~t ~ ~e æubstituer - , à d'autre~ produit tels que les ~els de fer et le sulfate d'alumi~ium par suite de leur plus gra~de capacité de coagula~
tio~ et de ~loculatio~ de~ impuretés pr~seDte~, la~uelle peut 8tre d'ailleurs augment~e par l'ef~et de synergie r~ultant de l'a~out d'anions S04, phénomane qui e~t connu d'ailleurs depuis assez lo~gtemps.
Aloræ que la stabilité du sulfate d'alumi~ium ancie~-nement employé est tr~ graDde, il ~'e~ e~t pas de m8me de celle 3 des ~olutio.ll~ d'hydroxychlorure~ d'alumi~ium qui di~i~ue lorsque `
la concentratio~ et la basicité augme~e~t et diminue égaleme.nt lors~ue sont pr~sents des anlons polyvale~ts tel~ que S0~; la 107~2 proportion d'anion SO4 conv~nable pour ce~ applioation3 de traitement des eaux et effluents est de llordre au plu~ de 0,3 mole par atome d'aluminium et, dan~ ces co~dition~, la concentra- ;
tion de ces solut~ons d'hydroxyohlorure~ ~e peut dépa~ser 15 %
en poid~ d'alumine A12O3.
En ce qui co~oerne plu~ particulièreme.nt le~ hydroxy~
chlorure~ d'aluminium o~ ~ont présentæ des anions polyvalent~
tels que SO4, plusieurs proc~dés de pr~paration ayant pour but d'obt0n$r des produits efficaces et stableæ o.nt ét~ propos~æ;
un tel proc~d~ con.nu consi~te par exemple ~ ajouter, aux ~i.n~ de -: ;
neutralisation partielle, du carbonate de chaux au r~ultat de l'attaque de produits Dat~rels apportant l'alumi~ium par des mélanges des acidss chlorhydrique et sulfurique, un vieillisss- -ment pouvant 8tre effectué sur les solutions obtenueæ apr~s ;~
~limination du préoipité formé de ~ulfate de calcium entra~nant .
l'excas d~anion~ SO4; un ~utre proc~d~ connu co~iste ~ faire ` ~ .
réagir dans le~ proportions voulue~ ~ des tsmp~rature~ voisines de la te~p~rature ~ormale u~ aluminate alcalin ~ur du æul~ate de .:
sodium et du chlorure d'alumi~ium de faço~ ~ obtenir un gel, pui~
~ chauffer modérément l'ensemble de façon à liqu~ier ce gel, ; ce qui do~e alor~ la æolution recherchbe de~ hydroxychlorure~
co~te~ant l'anio~ S0~
~a pr~æente in~entio.h ~vite l'i~co.nv~ie~t r~sultant de la filtration indispensable prévue par le premier de ces pro- ~:
c~d~ et l'i~co~v~nie.nt r~sultant du pa~age par un gel qui e~t la ba~c du ~econd, ce qui non seuleme~t peut obliger ~ ~galeme~t ;
proo~der ~ une filtratio~ mai~ ~ui de plus oblige ~ a~oir recours au réchauffage du produit, ce qul ~'~st pas ~an~ r~percuæ~ions sur se~ qualités. ; -~.
3o ~e proc~d~ de l'i~Yention a pour but plus pr~cisément d'obtenir un produit de formule gé~érale Al (OH)a Clb Yc/Z ~, Md/Z dan~ laquelle Y repr~sente au moin~ un anion de valence Z ~) 7 ~ 5 ~
In ~ ention co ~ identifies the manufacture of hydroxychlorides aluminum sou3 solution form ~ stable3, more ~ special ~
ment deatin ~ 3 to the treatment ~ from ~ ~ to ~ and efflue.nt ~ aqueous.
The ~ aluminum hydroxychlorides ~ ium are ~ chlorides aluminum plu9 OR moin3 bas1que ~ ancie ~ nement co.n ~ u ~ for the ~ which one ~ ~ t ~ propo ~ és ~ n large ~ shadow of prepa-ration; we can adopt pou ~ these hydroxychloride ~ de ~ ~ ormules ~ ~ `
global such as ~ that ~ 1 (OH) X Cl3 x in which X is inf ~ -laughing ~ 3 and expresses the degree of ba ~ icity of this ~ compounds; he However, Qurtout appeared when they were put on ~ 3 ~ -diver e9 applications, that the behavior of diver ~ hydroxychlo-~ ure ~ general formulas ~ very ~ very voi ~ i ~ es could 8tre very vari ~
. ableiet ~ emblait in relation to the preparation procedures, ; oe which let ~ e suppose that it can exist in various solution ~
io ~ polycoDensens of 3 complex structures which can di ~ férez 3elon ce ~ processes of preparation. ~:
Among the various appli ~ a ~ io ~ s of these hydroxychloride ~ - ~
of alumlnium o ~ may cite the manufacture of ~ cosmetics, that of catalyst supports ~ in alumina and water treatment and efflue ~ ts aqueous; e ~ ce ~ ui co ~ identifies this latest applica-tion, the ~ hydroxychloruxes of alumi.nium te ~ de ~ t ~ ~ e æubstituer -, to other ~ products such as iron els and sulfate alumi ~ ium as a result of their higher co ~ coagula capacity ~
tio ~ and ~ loculatio ~ de ~ impurities pr ~ seDte ~, the ~ uelle can 8tre moreover increased by ef ~ and resulting synergy a ~ out of S04 anions, a phenomenon which has been known elsewhere since quite lo ~ gtemps.
Alora that the stability of aluminum sulphate ~ old ium ~ -nement employed is very ~ graDde, it ~ 'e ~ e ~ t not the same of that 3 of ~ olutio.ll ~ of hydroxychloride ~ of alumi ~ ium which di ~ i ~ ue when `
the concentration ~ and basicity increases ~ e ~ t and decreases egaleme.nt when ~ eu are present ~ anlons polyvale ~ ts such as S0 ~ ~; the 107 ~ 2 proportion of anion SO4 suitable for this applioation of water and effluent treatment is expected to be greater than ~ 0.3 mole per atom of aluminum and, dan ~ these co ~ edition ~, the concentra-;
tion of these solut ~ onions of hydroxyohloride ~ ~ e can exceed ~ ser 15%
in weight of alumina A12O3.
In what co ~ oerne plu ~ particulièreme.nt le ~ hydroxy ~
aluminum chloride o ~ ~ have multi-purpose anions ~
such as SO4, several preparation processes aimed at to obtain effective and stable products where there is ~ proposed ~;
such a process ~ con.nu consi ~ te for example ~ add, to ~ in ~ of -:;
partial neutralization of lime carbonate to the result of the attack on Dat ~ rels products bringing alumi ~ ium by mixtures of hydrochloric and sulfuric acids, one aged - -ment can 8tre carried out on the solutions obtained after apr ~ s; ~
~ elimination of the preoipity formed of ~ calcium ulfate entered ~ nant.
excess d ~ anion ~ SO4; a ~ utre proc ~ d ~ known co ~ iste ~ do `~.
react in the ~ desired proportions ~ ~ tsmp ~ rature ~ neighbors of te ~ p ~ erature ~ oral u ~ alkaline aluminate ~ ur of æul ~ ate.:
sodium and aluminum chloride ~ ium de faco ~ ~ get a gel, then ~
~ moderately heat the whole so as to liqu ~ ier this gel, ; what do ~ e alor ~ the researched solution of ~ hydroxychloride ~
co ~ te ~ ant anio ~ S0 ~
~ a pr ~ æente in ~ entio.h ~ quickly the i ~ co.nv ~ ie ~ tr ~ sultant of the essential filtration provided by the first of these pro- ~:
c ~ d ~ and the i ~ co ~ v ~ nie.nt resulting from the pa ~ age by a gel which e ~ t the ba ~ c of ~ econd, which not only ~ t can oblige ~ ~ galeme ~ t;
proo ~ der ~ filtratio ~ mai ~ ~ ui further obliges ~ to ~ have recourse reheating the product, what ~ ~ ~ is not ~ an ~ r ~ percuæ ~ ions on se ~ qualities. ; - ~.
3o ~ e proc ~ d ~ of i ~ Yention aims more pr ~ precisely to obtain a product of general formula Al (OH) a Clb Yc / Z ~, Md / Z in which Y represents at least one valence anion Z
- 2 - , 7(3 S9Z
pouvant 8tre polyvalent, M au moins un catio~ de valence Z2 pri3 dans le groupe con~titué par l'ammonium et ceux de~ métaux :.
alcalinæ et alcalino-terreux et dan~ laquelle 1,2 <a <1,7 O<c ~0,8 et 0,2 <d <1,7 , a, b, c, et d repr~sentant des ~ombres ~ .
d1équivale~s chimiques; b e~t d~terminé par différence, la somme a + b ~ c ~tant ~gale ~ ~ + d.
Ce proc~d~ consi~te a faire r~agir aux f~D~ de ~eutralisatlo.n partielle des ~ompos~ solubles ~ réaction ba~ique de~ cation~ M ~ une temp~rature inférieure ~ 50C mais pr~éren-tielleme~t ~ u~e temp~rature tras l~garement ~up~rieure au poiDt de co~g~latio~ du ~ilieu r~a¢tionnelg sur une solutio~ initiale ~table de chloxure d'alumi.n~um et/ou d'hydroxychlorures d'alumu~
nium de formul~ ~éDerale Al (OH)~ Clb, YCr/~l Md,/z2 dan9 laq~elle a'~ 1,1 c'~ 0,6 et d'< d ; b' étant d~terminé par différe.nce, la somme a' ~ b' ~ c' ~tant ~gale a 3 + d'. -Il a ~té trouv~ en ef~et que lorsqu'o~ proo~de ~ la neutrali~ati on ~ basse temp~xature de telles solution~ i~itiale~
do.nt la ba~icité, expriméa par a', est au plus égale ~ 1,1, OD ,~
~ obtie~t de3 solutio~ d'hydroxychlorure~ d'alumi~ium dana le~
; 20 quelle~ ~o~t prése~ta des io.~s polycoDden~s qui semble~t ~tre ~ :
de ~ature particuli~re, laquelle ~ature ne d~pe.nd pa3 du : procédé utili~ pour obte~ir ~e~ solutio.ns i~itiales; notamme.~t . ;~-de telle~ solutions i~ltiales peu~ent 8tre obtenues i~difféxem~
ment à partir de tel ou tel produit de d~part et dans toute~
co~ditio~ de température; cepe.nda~t un chau~fage ultérieur de ~olutio~s d'hydroxychlorures d'alumi~i~m obte.nues selon le .` ~.
pr~sent procédé modifie, de façon d'ailleurs irr~versible, la ~a~ure partioullare de ce~ ions polyco~de~s~s; cette nature particuliere est rév~lée par les différences co~statées dans les résultats du traiteme~t des eaux, ce~ hydroxychlorures d'aluminium obtenu~ ~ basse temp~rature do~ant de gros ~locs fa~orables ~ une bo.n~e d~cantation et ~ une bon~e filtration. - 2 -, 7 (3 S9Z
can be versatile, M at least one catio ~ valence Z2 pri3 in the group con ~ constituted by ammonium and those of ~ metals:.
alkaline and alkaline earth and dan ~ which 1,2 <a <1,7 O <c ~ 0.8 and 0.2 <d <1.7, a, b, c, and d representing shadows.
chemical equivalents; be ~ td ~ finished by difference, the sum a + b ~ c ~ being ~ equal ~ ~ + d.
This process consists in making f ~ D ~ react to ~ partial eutralisatlo.n of ~ ompos ~ soluble ~ ba ~ ic reaction of ~ cation ~ M ~ a temperature ~ lower temperature ~ 50C but pr ~ eren-tielleme ~ t ~ u ~ e temp ~ rature tras l ~ garement ~ up ~ rieure au poiDt of co ~ g ~ latio ~ du ~ ilieu r ~ a ¢ tionnelg on an initial solutio ~
~ table of alumi.n chloxure ~ um and / or alumu hydroxychlorides ~
formulium ~ ~ éDerale Al (OH) ~ Clb, YCr / ~ l Md, / z2 dan9 laq ~ it has' ~ 1.1 c '~ 0.6 and d'<d; b 'being determined by différe.nce, the sum a '~ b' ~ c '~ being equal to 3 + d'. -He was ~ found ~ in ef ~ and that when o ~ proo ~ of ~ the neutrali ~ ati on ~ low temp ~ xature of such solution ~ i ~ itiale ~
do.nt the ba ~ icity, expressed by a ', is at most equal ~ 1.1, OD, ~
~ obtie ~ t de3 solutio ~ hydroxychloride ~ alumi ~ ium dana le ~
; 20 which ~ ~ o ~ t presents ~ ta io. ~ S polycoDden ~ s which seems ~ t ~ tre ~:
of ~ particular ature, which ~ ature does not pe.nd pa3 of : process utili ~ to get ~ ir ~ e ~ solutio.ns i ~ itiales; notamme. ~ t. ; ~ -such ~ solutions i ~ ltiales little ~ ent 8tre obtained i ~ difféxem ~
ment from this or that product from ~ and in all ~
temperature co ~ ditio ~; cepe.nda ~ t a subsequent heating of ~ olutio ~ s of alumi hydroxychlorides ~ i ~ m obte.nues according to .` ~.
present process modifies, in an irreversible way, the ~ a ~ urepartoullare of this ~ polyco ~ ions of ~ s ~ s; this nature particular is revealed by the differences co ~ ruled in the results of water treatment, this hydroxychlorides aluminum obtained ~ ~ low temp ~ rature do ~ large ant ~ locs fa ~ orables ~ a bo.n ~ ed ~ cantation and ~ good ~ e filtration.
- 3 -, ., . . . - .
~ ,, " . - .. ~ :
i`10~7a~92 Il est évldent toutefoispour l'économie du procéde et afin d'obtenir des produits contenant une faible proportion des cations M qu'il est particuliè~ément avantageux de neutrali-ser partiellement des solutions initiales déjà suffisamment basiques; en particulier des solu~ions initiales convenables peuvent être obtenues suivant la demande canadienne n~ 211.359 -du ].5 Octobre 1976 au nom de la demanderesse.
Par ai.lleurs, les solutions initiales ainsi que le montre leur formule peuvent ou non contenir le cation M, lequel 10 peut provenir des produits de départ ou dlune neutralisation ~ -partielle au moyen de composés basiques de M, et peuvent ou non ::
contenir l'anion Y en une proportian ne dépassant pas toutefois la valeur de 0,6 pour c'; au cas où la valéur de c' est <0,6 il ~; est possible d'ajouter par la ~uite une quantité complémentaire . d'anion Y pour atteindre par exemple cette valeur.`.
Les cations M préférés dans les formules précédentes sont l'ammonium et ceux des métaux alcalins, leurs composés les .
plus indiqués étant les bases correspondantes ainsi que les -~
carb~nates, bicarbonates et sulfuies; en partique opératoire 20 la neutralisation partielle s'effectue avantageusement par les ~ carbonates et particulièrement bien par les bicarbonates des .~ métaux alcalins car ces derniers permettent d'obtenir un abais~
: sementsensible de la temperature de réaction, lequel est favo- .` ;
:.~ rable au maintien de la nature des ions polycondensés les plus actifs; toutefois l'utilisation de composés des métaux alcalino- ............ :~:
terreux est également possible mais il existe des risque d'appa-ritionde précipitésque précisément le présent procédé cherche à éviter. .: .
L'anion Y peut etre inorganique et est alors princi- ~.
30 palement l'anions SO4, lequel peut etre apporté par divers ! . "''' ~"'.
composés; toutefois il peut être également l'anion de certains ~ :
acides organiques.
' '"' ~
~ 4~
- ~7S)59Z
On dorllle ci-après divers exemples de préparation .-d'hydroxychlorures d'aluminium rentrant ou non dans le cadre de ~.
l'i.nvention, les résultats obtenus dans le traitement des eaux avec ces hydroxychlorures d'aluminium ainsi ~u'une série d'essais montrant l'évolution de la nature des ions polycondensés en ~onctioll de la températu~e de chauffage de solutions et de leur composition plus ou moins basique.
EXI~MPL~ 1 . ~
Cet exemple de préparation concerne un produit conforme à l'inventionO On di.ssout à une température voisine de l'ébul~
lition et sous agitation 240 ky de chlorure d'aluminium ~1 C13 6~l2O dans 600 litres d'eau on laisse reroidir la solution puis, lorsque sa température est au voisinage de la température normale, on ajoute progressivemellt en une heure 126 kg de bicar-bonate de sodium NaHCO3 ; le dégagement de gaz carbonique une fois terminé, on ajoute 32 kg de sulEate de sod1um Na2SO4 10 H2O;~
. on obt.ient ainsi 930 kg d'une solution d'uri hydroxychlorure : ~
d'aIumi.nium de Eormule brute Al (o~ 48 C13,o S40,10 Nal,68 ~:
contenant en poids ~5,5~ d'alumine A12O3. ;~
20 ~ EXEMPLE 2 Le produit obtenu dans:cet exemple ne correspond pas ::
à I'invention~; sa formule générale est la même que celle du :: : ~ -:produit de l'exemple 1 et sa préparation est effectuée avec les mêmes produits dans les mêmes proportions; cette préparation diEfère de celle de l'exemple 1 en ce que la solution~in:itiale ::
de~chlorure d'aluminium est maintenue au voisinage de 100C
pendant la durée de l'introduction du bicarbonate:de sodium, :
le refrodissement n'ayant lieu qu'après le dégagement du gaz carbonique.
~ ' :
:
. . .
~07059Z
EXEMP~E 3 ~e produit de cet exemple e~-t cor~orme ~ l'invention.
On introduit progressivement 145 kg d'une alumlne partielleme~t hydrat~e à 95 ~0 d'alumine A1203 obtenue par chau~fage rapide dans un courant de gaz ohaud de 1'alumine trihydratée obtenue par le procédé Bayer, dan~ un réacteur agit~ oo~tenant 350 kg d'acide chlorhydrique ~ 35 %, 37 kg d'acide sulfurique ~ 96 %
et 450 1 d'eau, la temp~rature étant maintenue ~ 107C pendaDt ; 3 heures. Apras d~ca~tatio~ on obtient 914 kg d'une solu$io~contenant 11,2 % en poids d'alumine ~1203 d'u~ hydroxychlorure complexe de formule br~te Al (OX,O q7 Cll 67 S4 ~ ~
cette 901utio~, apras refroidissement complet ~ la température normale, on a~oute progressivemeDt 75 kg de bicar-bo~ate de ~odium H Na C03 ; apra~ élimination oomplate du gaz carbo.nique; o.n obtient 950 kg d'un ~ydroxychlorure basique d'al~minium de formule brute Al (OH)1,42 Cll,67 40,18 0'45- -. EXEMPIæ~
~e produit de cet exemple est ~galement conforme ~ :
l ~ inYentio~
Dans une premiare op~ration on introduit progressivement ~ous agitation dan~ un réacteur co~te~ant 800 litres d'acide i -;
chlorhydrique ~ 35 ~0, 845 kg du trihydrate d'alumine obte.nu par le proc~dé Bayer; apr~ rale~tissement de la réaction o.~ ehauffe à reflux pendant 6 heure~; on lals~e e~suite refroidir et décanter pendant 5 heures pui~ on ~iphon~e le l~uide clair surnageant. ~a ~eoonde opération et le~ op~ratio~ suivantes co.n~iRtent a a~outer au culot d'alumi.~e non attaqué de cha~ue .
; op~ration, 4~0 kg de ce m~me trihydrate d'alumine et 800 1 d'acide chlorhydrique pui~, de la même manière que dans la :~
première op~ration, à co.nduire la réaction et ~ récupérer le ` .:~
liquide clair ~ur~ageant. On r~ali~e ai.~i une fabrication ~emi-continue d'une ~olution contenant 245 ~/1 d'alumine A1203 , . .. . . ..
~7~5~;~
d'un hydroxychlorure d'aluminium dont la formule b~ute est Al (OH)l,o5 C11,95 On introduit e.n~uite 1 m3 de cette solution dans une cuv~ agit~e et on ajoute lentement 0,7 m3 d'u~e ~olution de carbonate de sodium Na2C03 ~ 170 g/l~ la vitesse d'introduction de cette solution de carbo~ate de sodium est r~glée par le d~part de C02 et est e~fectu~e e.n une heure environ. On aJoute en~in, 230 kg de s~l~ate de sodium Na2S04 lOH20 conca~
gros~ierement et on agite pendant 3 heures.
On obtient ai.n~i 2250 kg d'une solution ~ 10,9 d'alumine A1203 dl~ hydroxychlorure complexe dont la formule brute est ~1 (OH~lJ18 Cll,95 40,15 0.73 ~XEMPLE 5 On i.ntroduit dans un réacteur agité 1 m3 de la 901ut~o~
~au basique d'un hydroxychlorure de formule Al (~)1 o5 Cl obte.nue par l'opératio~ semi-continue décrite au d~but de .
l'exemple 4~ 0~ aJoute ensuite lentement 0,5 m3 d'une ~olution aqueuse d'ammonia¢ ~ 20 % en poid~ de NH40H. O.n agit~ le m~la~ge pe~dant une heure pui~ on ajoute 230 kg de sulfate de sodium ~20 Na2S04 lOH20 e.n mai.ntenant l~agitatio.~.
0~ r~cup~re ai~i 2080 kg d'une so1utio.n ~ 11,8 %
d'alumine A1203 d'un hydroxychlorure:complexe d'aluminium doDt la formule brute est Al (OH)1~62 C1l995 S040 15 ~H40 57 ~aO 30 . C~ produit est conf~rme ~ nventio~
. EXEMPIE 6 On i~troduit dans un r~acteur agit~ 1 m3 de la m~me .:
~olutio~ pau ba~ique que ¢elle utilisés dans l'exemple pr~e- .
dent. On ~joute ensu~te le~teme~t 0,6 m3 d~une 801utio~ aqueuge : de ~ul~ure de sodium ~a2S, 9 H20, Apras dégagement de l'hydro~
gane ~ulfurée, on ajoute:l50 kg de sul~ata de sodium Na2S04 ~:
10 ~2 et o~ agite pendant 3 heures. On élimi~e quelques impuret~s et o~ r~eupère ain~i 2270 kg d'une ~olutio.n ~ 10,8 %
.
", ~: , , , 1~7~5~
d'alumi~e A120~ d'u~ h~droxyehlorure d'aluminium de formule )1,42 Cll,9~ S040 10 NaO,57 Ce produit est égaleme~t conforme ~ l'inve~tio~
EXENP~E 7 Cet exemple est destiD~ ~ préciser l'ef~et de la temp~rature; il concerne une s~rls de préparatio~ analogue~
celles des exemples 1 et 2, effectuées à des temp~rature~ -di~férente~ : 5C, 40C, 70C et 105C7 et au moyen de~ m~mes .
produits de départ~ les divers produits obtenus ont se~sibls-me~t la m8me formule brute g~nérale Al (OH)l 48 C13 0 so4 Nal 68 que celle de~ produit~ des exemple~ 1 et 2 ces diverses pr~paratio.ns ~ont effectuées par réactio~ e~
solutio.n du bicarbo.~ate de sodium sur le chlorure d'aluminium ~ :
Al C13 aux diver~es temp~ratures i.~di.qu~es préc~demme~t maintenues .
u~e heure et da~s les proportio~s de 1J5 mole de bicarbonate de `~
sodium pour 1 mole de chlorure d'alumi~ium; o~ ajoute e~sui~e ~-~ chacune de ces préparatio.~ 0,1 mole de sul~ate da sodium pour obte~ir le~ produits de la composition préc~demmert i~di~u~e.
A~in de mo~trer le3 dif~0rences obtenues dans l'~pura-tio~ de~ eaux au moyen des pr~duit~ prépar~ suivant le~ diver~
exemples on proc~de ~ des essai~ de coagulation suivant la m~tho~
de clas~ique appelée l'Jar ~estn; cette m~thode co~siste ~ traiter ' une eau charg~e syDthéti~ue obte~ue en ajo~tant, à raiso.n de 100 mg/l, de la poudre de kaoli~ ~ une eau de 30 ~H (titre hydrotimétrique françai~ correspondant pour 1 TH ~ 10 mg ,~
(Ca ~ Mg) exprim~ e~ ~aC03/1) au moye~ d'une do~e de chaque produit correspo.ndant ~ 5 mg de A1207/1 d'eau ; le m~lange e~t agit~ pe~dant une mi.nute au moyen d'un agitateur tournant ~ :
~ 120 t/mn, pUi8 la vitesse de l'agitateur est abais~e 40 t/mn et mainte.~ue à cette valeur pendant 20 mi.nute~ ; o~ :
~ote le temp~ de d~but d'apparition du floc apr~ le passage de la vites~e de l'agitateur ~ 40 t/mn ; lea dime.nsions de ce .: , : '.
,. . ., "
~7~59~ :
floc 90nt ~valu~es 3uivant une cotation de 0 ~ lO ain~i d~fi.nie: : -0 - paR de floc ~.
2 - ~loc ~ peine ~isible - 3 -,.,. . . -.
~ ,, ". - .. ~:
i`10 ~ 7a ~ 92 It is obvious however for the economy of the process and in order to obtain products containing a small proportion Cations M which it is particularly advantageous to neutralize partially initial solutions already sufficiently basic; especially suitable initial solutions can be obtained according to the Canadian demand n ~ 211.359 -du]. 5 October 1976 in the name of the plaintiff.
By ai.lleurs, the initial solutions as well as the shows their formula may or may not contain the cation M, which 10 can come from starting materials or neutralization ~ -partial by means of basic compounds of M, and may or may not:
contain the anion Y in a proportian not exceeding however the value of 0.6 for c '; if the value of c 'is <0.6 it ~; it is possible to add by the ~ uite an additional quantity . anion Y to reach, for example, this value.
The preferred M cations in the above formulas are ammonium and those of alkali metals, their compounds.
more indicated being the corresponding bases as well as the - ~
carb ~ nates, bicarbonates and sulphies; in operative partic 20 the partial neutralization is advantageously carried out by the ~ carbonates and particularly well by the bicarbonates of . ~ alkali metals because these provide a discount ~
: sensitive to the reaction temperature, which is favored.
:. ~ maple to maintain the nature of the most polycondensed ions assets; however the use of alkali metal compounds ............: ~:
earthy is also possible but there is a risk of occurrence rition of precipitates that precisely the present process seeks to avoid. .:.
The anion Y can be inorganic and is therefore principal.
30 palement the anions SO4, which can be brought by various! . "'''~"'.
compounds; however it can also be the anion of some ~:
organic acids.
''"'~
~ 4 ~
- ~ 7S) 59Z
Various examples of preparation are given below.
aluminum hydroxychlorides falling or not within the scope of ~.
the i.nvention, the results obtained in water treatment with these aluminum hydroxychlorides as well ~ a series of tests showing the evolution of the nature of polycondensed ions in ~ temperature onctioll ~ e heating solutions and their more or less basic composition.
EXI ~ MPL ~ 1. ~
This preparation example concerns a compliant product InventionO On di.ssout at a temperature close to the ebull ~
lition and stirring 240 ky of aluminum chloride ~ 1 C13 6 ~ l2O in 600 liters of water the solution is allowed to cool then, when its temperature is near the temperature normal, we add progressively in one hour 126 kg of bicar-sodium bonate NaHCO3; the release of carbon dioxide a once finished, add 32 kg of sodium sulEate Na2SO4 10 H2O; ~
. thus obtaining 930 kg of a solution of uri hydroxychloride: ~
alumium gross Al formula (o ~ 48 C13, o S40,10 Nal, 68 ~:
containing by weight ~ 5.5 ~ alumina A12O3. ; ~
20 ~ EXAMPLE 2 The product obtained in: this example does not match:
to the invention ~; its general formula is the same as that of ::: ~ -: product of Example 1 and its preparation is carried out with the same products in the same proportions; this preparation differs from that of Example 1 in that the solution ~ in: itiale ::
of aluminum chloride is maintained in the vicinity of 100C
during the duration of the introduction of bicarbonate: sodium,:
cooling takes place only after the evolution of gas carbonic.
~ ':
:
. . .
~ 07059Z
~ e product of this example e ~ -t cor ~ elm ~ the invention.
We gradually introduce 145 kg of a partial alumlne ~ t hydrate ~ e to 95 ~ 0 of alumina A1203 obtained by chau ~ quick drying in a hot gas stream of the alumina trihydrate obtained by the Bayer process, dan ~ a reactor acts ~ oo ~ holding 350 kg hydrochloric acid ~ 35%, 37 kg sulfuric acid ~ 96%
and 450 1 of water, the temperature being maintained at 107C pendaDt ; 3 hours. After ca ~ tatio ~ we obtain 914 kg of a solu $ io ~ containing 11.2% by weight of alumina ~ 1203 of u ~ hydroxychloride complex of formula br ~ te Al (OX, O q7 Cll 67 S4 ~ ~
this 901utio ~, after complete cooling ~ the normal temperature, we have ~ progressive progress 75 kg of bicar-bo ~ ate of ~ odium H Na C03; apra ~ complete gas elimination carbonic; 950 kg of a basic ydroxychloride are obtained of al ~ minium with crude formula Al (OH) 1.42 Cll, 67 40.18 0'45- -. EXAMPLE ~
~ e product of this example is ~ also conform ~:
the ~ inYentio ~
In a first operation we introduce gradually ~ ou agitation dan ~ a reactor co ~ te ~ ant 800 liters of acid i -;
hydrochloric acid ~ 35 ~ 0.845 kg of alumina trihydrate obtained by the Bayer process; after ~ rale ~ tissage of the reaction o. ~ heats at reflux for 6 hours ~; on lals ~ ee ~ continued to cool and decant for 5 hours pui ~ on ~ iphon ~ e le l ~ uide clear supernatant. ~ a ~ eoonde operation and the following ~ op ~ ratio ~
co.n ~ iRtent aa ~ outer to the alumi base. ~ e not attacked by cha ~ ue.
; op ~ ration, 4 ~ 0 kg of this same alumina trihydrate and 800 1 hydrochloric acid pui ~, in the same way as in: ~
first op ~ ration, to co.induce the reaction and ~ recover the `.: ~
clear liquid ~ ur ~ ageant. We r ~ ali ~ e ai. ~ I a manufacture ~ emi-continuous of an ~ olution containing 245 ~ / 1 of alumina A1203 ,. ... . ..
~ 7 ~ 5 ~; ~
of an aluminum hydroxychloride whose formula b ~ ute is Al (OH) l, o5 C11.95 We introduce in ~ uite 1 m3 of this solution in a cuv ~ acts ~ e and slowly adding 0.7 m3 of u ~ e ~ olution of sodium carbonate Na2CO3 ~ 170 g / l ~ the rate of introduction of this sodium carbo ~ ate solution is r ~ regulated by the leaves C02 and is done in about an hour. We are adding in ~ in, 230 kg of sodium ~ ate Na2S04 lOH20 conca ~
coarse ~ and stirred for 3 hours.
We obtain ai.n ~ i 2250 kg of a solution ~ 10.9 alumina A1203 dl ~ hydroxychloride complex whose formula gross is ~ 1 (OH ~ lJ18 Cll, 95 40.15 0.73 ~ XAMPLE 5 Is introduced into a stirred reactor 1 m3 of the 901ut ~ o ~
~ at the base of a hydroxychloride of formula Al (~) 1 o5 Cl obte.nue by the semi-continuous operatio ~ described at d ~ purpose of.
example 4 ~ 0 ~ a Then slowly add 0.5 m3 of ~ olution aqueous ammonia ¢ ~ 20% by weight ~ NH40H. We act ~ le m ~ la ~ ge for about an hour then we add 230 kg of sodium sulfate ~ 20 Na2S04 lOH20 in May. Now agitating. ~.
0 ~ r ~ cup ~ re ai ~ i 2080 kg of a solutio.n ~ 11.8%
alumina A1203 of a hydroxychloride: aluminum complex doDt the gross formula is Al (OH) 1 ~ 62 C1l995 S040 15 ~ H40 57 ~ aO 30. C ~ product is conf ~ rme ~ nventio ~
. EXAMPLE 6 We i ~ produced in a r ~ actor acts ~ 1 m3 of the same ~:
~ olutio ~ pau ba ~ ique that ¢ she used in the example pr ~ e-.
tooth. We ~ joust ensu ~ te ~ teme ~ t 0.6 m3 of ~ 801utio ~ aqueuge : de ~ ul ~ ure de sodium ~ a2S, 9 H20, Apras release of hydro ~
gane ~ ultra-purified, we add: 150 kg of sodium ~ ata Na2S04 ~:
10 ~ 2 and o ~ shakes for 3 hours. We eliminated some impurity ~ s and o ~ r ~ eupere ain ~ i 2270 kg of a ~ olutio.n ~ 10.8%
.
", ~:,,, 1 ~ 7 ~ 5 ~
alumi ~ e A120 ~ u ~ h ~ aluminum droxyehloride of formula ) 1.42 Cll, 9 ~ S040 10 NaO, 57 This product is also ~ conforms to the invention ~ tio ~
EXENP ~ E 7 This example is destiD ~ ~ specify the ef ~ and the temperature; it concerns a s ~ rls of preparatio ~ analog ~
those of examples 1 and 2, carried out at temp ~ rature ~ -di ~ ferente ~: 5C, 40C, 70C and 105C7 and by means of ~ m ~ mes.
starting materials ~ the various products obtained are ~ sibls-me ~ t the same general gross formula Al (OH) l 48 C13 0 so4 Nal 68 as that of ~ product ~ of examples ~ 1 and 2 these various pr ~ paratio.ns ~ made by reactio ~ e ~
bicarbo solutio.n ~ sodium ate on aluminum chloride ~:
Al C13 at various temperatures ~ erasures i. ~ Di.qu ~ es prec ~ demme ~ t maintained.
u ~ e hour and da ~ s the proportio ~ s of 1J5 mole of bicarbonate of `~
sodium per 1 mole of aluminum chloride ~ ium; o ~ add e ~ sui ~ e ~ -~ each of these preparations. ~ 0.1 mole of sul ~ ate da sodium to get ~ ir the ~ products of the composition prec ~ demmert i ~ di ~ u ~ e.
A ~ in mo ~ trer le3 dif ~ 0rences obtained in ~ pura-tio ~ of ~ water by means of pr ~ product ~ prepared ~ according to ~ diver ~
examples we proc ~ of ~ coagulation tests according to the m ~ tho ~
of classics called the Jar ~ estn; this method co ~ sists ~ treat ' a charged water ~ e syDthéti ~ ue obte ~ ue en ajo ~ tant, raiso.n de 100 mg / l, kaoli powder ~ ~ water 30 ~ H (title hydrotimetric françai ~ corresponding for 1 TH ~ 10 mg, ~
(Ca ~ Mg) expressed ~ e ~ ~ aC03 / 1) by means of a do ~ e of each corresponding product: ~ 5 mg of A1207 / 1 of water; the mixture e ~ t acts ~ pe ~ for a mi.nute by means of a rotating agitator ~:
~ 120 rpm, pUi8 the agitator speed is lowered ~ e 40 rpm and main. ~ Eu at this value for 20 mi.nute ~; o ~:
~ remove the temp ~ of d ~ purpose of appearance of the floc after the passage speed ~ e of the agitator ~ 40 rpm; lea dime.nsions of this .:,: '.
,. . ., "
~ 7 ~ 59 ~:
floc 90nt ~ valued 3 following a quotation of 0 ~ lO ain ~ id ~ fi.nie:: -0 - floc par.
2 - ~ loc ~ hardly ~ isible
4 - petit~ point~
6 ~ floc de dimen~io~ moyennes :~
8 - gros floc ~ lo - -tras gros floc : ~es dlver~ r~sultat obte~us sont réunis dans le tableau ~uivant :
_ ____ =
ro u 8 tion du floc Dimensions du floc ~
_ ( er ~econdee ) ~ . . . ~.
E~emple l 40 lO : ;
Exemple 2 300 6 :: E~emple 3 ~5 lO
~xemple 4 ~0 lO ~
Exemple 5 io 30 lO ~ :
~xemple 6 30 lO
~ E~emple 7 : : ~ : : .
:; 20 préparé a ~ 5 30 lO : ~
prépar~ ~ ~ 40: ~ 40 lU ~ :
~: prépar~ ~ + 70 180` ~ ~ .
prep~ 5- ~ 300 6 ~. ~ __ .
.~ Ce tableau permet un certa~ ~o~ bre de comparaiso~e.
ll ~a comparaison:dec r~ultat~ obte.nus aveo le ;. . .- .~ .
produit de l'exemple 2 avec ceux obte~u~ avec le~ produit~ de ~ ~
.
l'exemple 1 d'u~e part et avec lee produits de~ exemples 39 4, : . ~
~, . 4 - small ~ point ~
6 ~ flock of dimen ~ io ~ medium: ~
8 - big flock ~ lo - -tra large flock : ~ es dlver ~ r ~ result obte ~ us are gathered in the next table:
_ ____ =
ro u 8 tion du floc Dimensions du floc ~
_ (er ~ econdee) ~. . . ~.
E ~ example l 40 lO:;
Example 2,300 6 :: E ~ example 3 ~ 5 lO
~ xample 4 ~ 0 lO ~
Example 5 io 30 lO ~:
~ xample 6 30 lO
~ E ~ example 7:: ~::.
:; 20 prepared at ~ 5 30 lO: ~
preparation ~ ~ ~ 40: ~ 40 lU ~:
~: preparation ~ ~ + 70 180` ~ ~.
prep ~ 5- ~ 300 6 ~. ~ __.
. ~ This table allows a certa ~ ~ o ~ bre of comparaiso ~ e.
ll ~ for comparison: dec r ~ ultat ~ obte.nus aveo le ;. . .-. ~.
product of Example 2 with those obtained ~ u ~ with the ~ product ~ of ~ ~
.
Example 1 on the one hand and with the products of ~ Examples 39 4,:. ~
~,.
5 et 6, mo~tre que le produit obte~u ~ chaud donne d~ mo~ns bo~s ~0 résultats (exemp1e 2) gue ceux obt~u~ ~ ~roid (exempIe 1) mais ~ue toute~oiS il ~u~fit de r~ali~er ~ froid la .neutralisatio~ :~
~ au del~ d'u~e valeur d'e~viro~ l,l pour 0~ (exemple~ 3, 4, 5 et 6).
; -_ g _ ,~
~L~7~3592 2/ ~'effet de la temp~ratur~ e~t préci~ par le~ ;~
resultat~ obtenus au moyen des diff~re.nt~ produit~ de l'~xemple 7 ; on const~te ~ue le~ temps d'apparitio~ le8 plus courte du floc et le floc de~ plus grandes dime~sions sont do.nn~ par des produit3 n'aya~-t pa~ dépas~ une temp~rature ~ituée e.ntre 40C
et 70C at qu'on peut évaluer ~ enviro~ 50C.
3~/ la comparaiso.n des résultate obtenus avec les produits de~ exemples l, 3 et 4 mo~tre que l~ produit de dkpart est indifférent et qu'il peut ~tre au3si bien du chlorure d'alumi-nium que des hydroxychlorures d~ne leequels la ~aleur de OH . :~
est i.~f~rieure ~ l,l et obtenus da di~eree~ maniares.
4/ ~a comparaie~n des r~sultats obtenus avec les produits des egemples 3, 4, 5 e~t 6 ~ontre que l'utilisation de ~r"
produits basiques diff~re~ts pour la neutralisatiQ~ ~'apporte ~
pas de ch~gements dans les résultat~ pui~que le carbo~ate de ~ - -souda, le bicarbonate de soude, l'amm.o~iaque at le eulfure de ~o~
dium sont se.nsibleme~t équivalente.
5/ Ia comparai~on das r~ultats obte:nu~ a~ec le produit de l ' exemple ~ avec ceux obte~u~ avec le produit de : 20 l'exemple 4 mo~tre ~ue le compos~ apport~nt le3 io~s 504 peut ~tre ajout~ 3..n'importe quelle pha~e de la pr~paration. 5 and 6, mo ~ that the product obtained ~ u ~ hot gives d ~ mo ~ ns bo ~ s ~ 0 results (exemp1e 2) gue those obtained ~ u ~ ~ ~ roid (exempIe 1) but ~ ue tout ~ oiS il ~ u ~ made to ali ~ er ~ cold the .neutralisatio ~: ~
~ beyond ~ u ~ e value of e ~ viro ~ l, l for 0 ~ (example ~ 3, 4, 5 and 6).
; -_ g _, ~
~ L ~ 7 ~ 3592 2 / ~ 'effect of temp ~ ratur ~ e ~ t preci ~ by the ~; ~
result ~ obtained by means of diff ~ re.nt ~ product ~ of ~ xample 7; we const ~ te ~ ue ~ the shortest appearance time ~ le8 floc and the floc of ~ larger dime ~ sions are do.nn ~ by produit3 n'aya ~ -t pa ~ épas ~ une temp ~ rature ~ itué e.ntre 40C
and 70C at which we can evaluate ~ enviro ~ 50C.
3 ~ / the comparaiso.n of the result obtained with the products of ~ examples l, 3 and 4 months as the product of departure is indifferent and that it can be ~ 3 al though alumi- chloride nium that hydroxychlorides d ~ nequels the ~ OH value. : ~
is i. ~ f ~ rieure ~ l, l and obtained da di ~ eree ~ maniares.
4 / ~ compared ~ n the results obtained with products of examples 3, 4, 5 e ~ t 6 ~ ontre that the use of ~ r "
different basic products for neutralization no ch ~ gements in the result ~ pui ~ that the carbo ~ ate ~ - -soda, baking soda, ammon.o ~ iac at eulfure de ~ o ~
dium are se.nsibleme ~ t equivalent.
5 / I compare it to the results obtained: naked to the product of the example ~ with those obtained ~ u ~ with the product of : 20 example 4 mo ~ tre ~ ue the compound ~ contribution ~ nt le3 io ~ s 504 can ~ be added ~ 3..any phase of preparation.
6 / E.nfi~, la comparaiso~ des r~sultats obtenu~
avec le produit de l'exemple 1 avec ceux du produit de l'exemple "~
3 mo~tre que la nature du composé apportant le3 ions S04 est i~différeDteO
:;
,~
' ..~ ;,.
' ~;
' - 10 ~ , . ,':. , ': , ~ . ! 6 / E.nfi ~, the comparison ~ of the results obtained ~
with the product of Example 1 with those of the product of Example "~
3 mo ~ tre that the nature of the compound providing le3 ions S04 is i ~ différeDteO
:;
, ~
'' .. ~;,.
'' ~;
'- 10 ~, . , ':. , ':, ~. !