CN102294218B - 一种生产弗雷德盐的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生产弗雷德盐的方法，按质量份取含有1000质量份Al2O3的含钙聚合氯化铝溶液置于反应器中，并按照铝与钙的摩尔比为2︰1～1︰3的量（即Al2O3︰CaO=2︰1～1︰3）取含CaO质量浓度为0.4%～10%的石灰稀乳液，将该石灰稀乳液加入进反应器中与含钙聚合氯化铝溶液搅拌混合，在加入石灰稀乳液的同时在常温常压下进行强搅拌，在强搅拌条件下，完全加入石灰稀乳液后，继续搅拌1～3小时即可制得弗雷德盐乳液。本发明不仅具有制作工艺简单、生产成本较低的优点，而且还具有所生产的产品的比表面积较大、使用效果较好等优点。本发明开辟了弗雷德盐新的合成方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产弗雷德盐的方法,属于弗雷德盐生产技术领域。
背景技术
弗雷德盐（Friedel Salts）是组成为3CaO.Al2O3. CaCl2.10H2O的层状双羟合氯化物。最早由弗雷德在1897年研究石灰与氯化铝的反应活性时所发现。之后，水泥化学研究表明，水泥凝胶中的单硫铝酸盐（AFm）相中也存在这种二氯铝酸四钙化合物，它们呈类六角形片状结晶形态。实验表明，弗雷德盐在pH 4～12范围内稳定，它属于一种环境友好性的离子交换型层状结构体，是一种价格低廉的吸附剂。
由于其专属吸附作用，弗雷德盐可脱除与固定多种重金属离子；生成矿石晶体形态的重金属稳定化产物。国内外近年来开始将其用于排除溶液中难以去除的SeO4 2-、CrO4 2-和AsO4 3-等阴离子，使它们在自然界中以稳定的化合物形式存在。从而丧失生物毒性和迁移性，并有效切断污染源的暴露途径。目前，根据现有的文献报道弗雷德盐的合成方法主要是水热法，其原料为Ca(OH)2、Al(OH)3和CaCl2.6H2O（原料的摩尔比为3：2：1）。现有的这种水热法生产弗雷德盐的方法所存在的主要缺点是：生产工艺复杂、合成成本高，并且所得产物的比表面积小，不利于重金属离子的吸附。因此，现有的生产弗雷德盐的方法还是不够理想。
发明内容
本发明的目的是：提供一种制作工艺简单、生产成本较低、具有微/纳结构、比表面积较大的生产弗雷德盐的方法,以克服现有技术的不足。
本发明的是这样实现的：本发明的一种生产弗雷德盐的方法为，按质量份取含有1000质量份Al2O3的含钙聚合氯化铝溶液置于反应器中，并按照铝与钙的摩尔比为2︰1～1︰3的量（即Al2O3︰CaO=2︰1～1︰3）取含CaO质量浓度为0.4%～10%的石灰稀乳液，将该石灰稀乳液加入进反应器中与含钙聚合氯化铝溶液搅拌混合，在加入石灰稀乳液的同时在常温常压下进行强搅拌，在强搅拌条件下，完全加入石灰稀乳液后，继续搅拌1～3小时即可制得弗雷德盐乳液。
在将石灰稀乳液加进反应器中与含钙聚合氯化铝溶液搅拌混合时，通过强搅拌的方式或加水的方式使混合乳液的pH﹥7。
上述含钙聚合氯化铝溶液中含Al2O3的质量浓度为8%～10%。
在上述所取的含钙聚合氯化铝溶液和石灰稀乳液中，其铝与钙的摩尔比为2︰1～1︰3；钙与氯的摩尔比为3︰1～1︰2。
由于采用了上述技术方案，本发明的生产工艺是在常温常压下进行，工艺简单，一步工艺步骤即可完成生产，无需昂贵的水热法设备，并且通过本发明生产得到的弗雷德盐乳液，其物理化学性质稳定，整个工艺过程无“三废”排放，属于清洁生产工艺。本发明生产所得弗雷德盐乳液适用于重金属离子的吸附；可用于拜尔法生产流程中用于脱除铝酸钠溶液中的硅，以制备高质量的金属铝。本发明克服了现有技术中的水热法生产弗雷德盐生产工艺复杂、操作难度大、造价高的不足，本发明简化了合成工艺，以价廉的含钙聚合铝与价廉的石灰为原料，为大规模连续生产比表面积大的弗雷德盐乳液提供了方便，并大大降低了生产成本。所以，本发明与现有技术相比，本发明不仅具有制作工艺简单、生产成本较低的优点，而且还具有所生产的产品的比表面积较大、使用效果较好等优点，开拓了弗雷德盐的生产新途径。
附图说明
图1是本发明所生产的弗雷德盐微/纳结晶扫描电镜图像；
图2是现有技术生产的弗雷德盐微/纳结晶扫描电镜图像。
具体实施方式
下面，结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：准确称取含Al2O3质量为1260克的、含Al2O3浓度为10%的含钙聚合氯化铝溶液置于现有的反应器中，在强搅拌条件下，向反应器中加入含CaO质量为9350克、含CaO浓度为0.4%的石灰稀乳液与含钙聚合氯化铝溶液搅拌混合，以作为碱化剂和钙的来源，并能使所用原料中的铝与钙的摩尔比在2︰1～1︰3的范围内、钙与氯的摩尔比在3︰1～1︰2的范围内；其石灰稀乳液的加入速度和搅拌强度以不产生凝胶团块为宜，随着石灰稀乳液的加入，在pH 5～6时会产生凝胶现象，强化搅拌剪切力继续加入剩余的石灰稀乳液至pH﹥7后凝胶溶解；在完全加入石灰乳液后，继续搅拌1～2小时即可制得弗雷德盐乳液。
实施例2：准确称取含Al2O3质量为1000克、含Al2O3的浓度为8%的含钙聚合氯化铝溶液置于反应器中，在强搅拌条件下，向反应器中加入含CaO质量为4000克、含CaO的浓度为0.6%的石灰稀乳液，作为碱化剂和钙的来源；其石灰稀乳液的加入速度和搅拌强度以不产生凝胶团块为宜；随着石灰稀乳液的加入，在pH 5～6时会产生凝胶现象，强化搅拌剪切力继续加入剩余的石灰稀乳液至pH﹥7后凝胶溶解；在完全加入石灰乳液后，继续搅拌1～2小时，即制得弗雷德盐乳液产品。
本发明生产的弗雷德盐在结晶形态上与现有技术中的水热法合成样差异较大。本发明所生产的弗雷德盐结晶细小（如图1所示）、是六角形片晶聚集体，它们是具有微/纳结构的层状双羟合结构体，也就是说晶胞中存在着缺陷、晶粒之间还有晶粒间界。这种晶体缺陷使得本发明生产的弗雷德盐具有大的比表面积和高的化学反应活性。单位面积上活性位点多，吸附容量也大；而现有的水热法生产的弗雷德盐结晶完好，呈六角形片状（如图2所示）、结晶度高、比表面小、单位面积上活性位点也少，吸附活性差。因此，本发明合成的弗雷德盐对重金属离子的去除主要是吸附再加上结构取代作用；而水热法合成的弗雷德盐主要是结构取代作用，从而其使用效果不如本发明。
Claims (2)
1.一种生产弗雷德盐的方法，其特征是：按质量份取含有1000质量份Al2O3的含钙聚合氯化铝溶液置于反应器中，并按照铝与钙的摩尔比为2︰1～1︰3的量取含CaO质量浓度为0.4%～10%的石灰稀乳液，将该石灰稀乳液加进反应器中与含钙聚合氯化铝溶液搅拌混合，在加入石灰稀乳液的同时在常温常压下进行强搅拌，在强搅拌条件下，完全加入石灰稀乳液后，继续搅拌1～3小时即可制得弗雷德盐乳液；在将石灰稀乳液加进反应器中与含钙聚合氯化铝溶液搅拌混合时，通过强搅拌的方式使混合乳液的pH﹥7；在所取的含钙聚合氯化铝溶液和石灰稀乳液中，其铝与钙的摩尔比为2︰1～1︰3；钙与氯的摩尔比为3︰1～1︰2。
2.根据权利要求1所述的生产弗雷德盐的方法，其特征是：含钙聚合氯化铝溶液中含Al2O3的质量浓度为8%～10%。
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