DE2612503C2 - Verfahren zur Herstellung von basischen, phosphat- und sulfathaltigen Aluminiumlösungen und deren Verwendung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von basischen, phosphat- und sulfathaltigen Aluminiumlösungen und deren Verwendung

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DE2612503C2
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C02F1/5245Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using basic salts, e.g. of aluminium and iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
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Description

Es wurden bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von basischen Aluminiumlösungen beschrieben, wobei vermutet wird, daß Riesenmoleküle gebildet werden, in denen die Aluminiumatome über Brücken von mehrwertigen Anionen. wie Sulfat, miteinander verbunden sind. So beschreibt die GB-PS 12 22 561 ein Verfahren, in dem eine basische Aluminiumchloridlösung mit einer entsprechenden Menge eines mehrwertigen Anions, wie dem Phospnatanion oder dem Sulfatanion, versetzt wird und das Gemisch anschließend vorzugsweise gealtert wird. Derartige Lösungen weisen beispielsweise Basizitäten von 50, 66 oder 80% auf. und sie werden insbesondere als Koaguiierungsmittel für in Flüssigkeiten suspendierte Substanzen eingesetzt. Hierfür sollen die Lösungen Basizitäten im Bereich von 30 bis 83% haben.
Es wurde nun festgestellt, daß für die Behandlung von Trinkwasser. Abwasser oder Abwasserschlamm die mit Sulfat bzw. Phosphat versetzte Aluminiumlösung kaum wirksamer ist als die basische Aluminiumchloridlösung allein. Das beruht vermutlich auf dem Unvermögen des Phosphat- bzw. Sulfations, unter den gegebenen
ii Bedingungen das in der Lösung vorhandene basische Aluminiumchlorid anzugreifen und mit ihm größere Moleküle zu bilden, weshalb die mit Phosphat bzw. Sulfat versetzte Aluminiumchloridlösung in ihrem Verhalten der Aluminiumchloridlösung ohne einen solchen Zusatz entspricht.
Aufgabe der Erfindung war es daher, diesen Nachteil zu beheben und ein Verfahren zur Verfugung zu stellen, mittels dessen basische Aluminiumlösungen, die sowohl Phosphat als auch Sulfat enthalten, hergestellt werden können, wobei diese Lösungen eine hohe Basizität aufweisen und sich vorzüglich zur Reinigung von Wasser eignen, das suspendierte Substanzen enthält. Insbesondere eignen sich solche erfindungsgemäß herstellbaren Lösungen zur Entwässerung von Schlamm.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Herstellung von basischen Aluminiumlösungen, welche sowohl Phosphat- als auch Sulfatanionen in bestimmten molaren Verhältnissen enthalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von basischen, phosphat- bzw. sulfathaltigen Aluminiumlösungen mit einer Basizität von 40 bis 75% durch Zusatz von Phosphat- bzw. Sulfatanionen zu einer basischen Lösung einer Aluminiumverbindung und anschließende Alterung ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung einer basischen, phosphat- und sulfathaltigen Aluminiumlösung eine basische Aluminiumchloridlösung mit mindestens 0,05 Mol Phosphorsäure und mindestens 0,05 Mol Schwefelsäure je Mol Aluminium vermischt, wobei das molare Verhältnis von Phosphorsäure zu Schwefelsäure 2 :1 bis 1 :2 beträgt, und daß man den Gesamtsäurezusatz so einregelt, daß ein Wert von 03 Mol Säure je Mol Aluminium nicht überschritten wird.
Vorzugsweise versetzt man die basische Aluminiumchloridlösung mit 0,1 bis 0,2 Mol Säure je Mol Aluminium. Das Altern der Lösungen erfolgt vorzugsweise bei erhöhter Temperatur. Im allgemeinen hän^.· die Dauer des
so Alterns von der verwendeten Temperatur ab. Normalerweise erhält man um so geeignetere Lösungen für die Entwässerung von Schlamm oder für die Behandlung von Wasser, je länger die Alterungsbehandlung dauert. In der Praxis muß jedoch jede so erzielbare Verbesserung gegen die höheren Kosten abgewogen werden, weiche das Altern der Lösung bei erhöhter Temperatur verursacht. Vorzugsweise erfolgt das Altern deshalb bei Rückflußtemperatur während etwa I bis 6 Stunden, zweckmäßigerweise während 2 bis 3 Stunden.
Die basische Aluminiumchloridlösung hat eine Basizität von etwa 33 bis 83%. Durch das Einführen von Sulfat- und Phosphationen in die Lösung erniedrigt sich diese Basizität. Deshalb werden die Basizität der Aluminiumchloridlösung und die Menge an Phosphorsäure und Schwefelsäure so gewählt, daß die Basizität der Endlösung vorzugsweise 60 bis 75% beträgt.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten basischen Aluminiumlösungen haben aus Transport- und
6Q Lagerungsgründen vorzugsweise einen Aluminiumgehalt von 5 bis 20%, berechnet als AI2O3. Innerhalb dieses Bereichs sind die Lösungen stabil, d. h. es fallen im Verlauf von mehreren Monaten keine Aluminiumsalze aus.
Diese Lösungen können ohne Verlust der Stabilität auf Aluminiumkonzentrationen von 1 bis 2%, berechnet als AI2O3, verdünnt werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Lösungen können zur Behandlung von Trinkwasser- oder Abwasserchargen und insbesondere zur Behandlung von Abwasserschlamm eingesetzt werden. Trinkwasser, das auf diese Weise behandelt wurde, wird oft in Behältern gelagert. Aus dem Schlamm extrahiertes Wasser wird in die Schlammkläranlage zurückgeführt, wobei deren Ablauf direkt in nahe Flüsse oder Kanäle abgelassen wird.
Es ist bekannt, daß phosphathaltige Lösungen zur Eutrophierung führen, d. h. sie stimulieren das Wachstum
von Pflanzen, das dann zur Verstopfung von freifließenden Gewässern führt. Deshalb würde man erwarten, daß die Behandlung von Wasser mit phosphathaltigen Mitteln zu Eutrophierungsproblemen führt Es wurde jedoch festgestellt, daß nach der Behandlung des Wassers mit den erfindungsgemäß hergestellten Lösungen das Phosphat in Flocken zurückgehalten wird und praktisch nicht in die Wasserbehälter gelangt Tatsächlich bringt die Behandlung des Wassers mit den erfindungsgemäß hergestellten basischen Aluminiumsalzen im allgemeinen s einen niederen Phosphagehalt
Beispiel 1
Eine basische Aluminiumchloridlösung wird mit einem Gemisch von Schwefelsäure und Phosphorsäure mit einem molaren Verhältnis von Sulfat zu Phosphat zu Aluminium, berechnet als Aluminium, von 0,1 :0,2 :1,0 vermischt Das Gemisch wird eine Stunde am Rückfluß erhitzt dann abgekühlt Das Produkt hat einen Aluminiumgehalt berechnet als Al2O3, von 12£ Gewichtsprozent und eine Basizität von 45,2%. Bei Stabilitätsversuchen ist das Produkt mindestens 5 Monate stabil.
Beispiel 2
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß das molare Verhältnis von Sulfat zu Phosphat ?;< Aluminium 0,1 :0,l :1 beträgt und das Gemisch 2 Stunden am Rückfluß erhitzt wird. Das Produkt hat eiucn AbOj-Gehalt von 13,2%, eine Basizität von 48,6% und ist mindestens 5 Monate lang stabil. 2Q
Beispiel 3
Die Arbeitsweise von Beispiel 2 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß das Gemisch 6 Stunden am Rückfluß erhitzt wird. Das Produkt hat einen AI2O3-GeIIaIt von 14,8% und eine Basizität von 47,7% und ist mindestens 5 Monate lang stabil.
Beispiel 4
Die Wirksamkeit der gemäß Beispiel 1 bis 3 hergestellten Lösungen zur Entwässerung von Abwasserschlämmen wird mittels eines Jones-Filtrationstests untersucht. Die Schlämme A bis E stammen aus verschiedenen Kläranlagen, die gemischt«. Haushdt-/Industrieabwässer behandeln. Schlamm A und B sind Schlammproben aus der gleichen Kläranlage, die jedoch zu verchiedenen Zeiten entnommen wurden.
Die Menge an Konditionierungsi. ittel, die notwendig ist, um den spezifischen Widerstand des Schlamms bei der Ritration auf Werte von 4,0 χ 1012 m/kg bzw. 3,0 χ 1012 m/kg herabzusetzen, sind in Tabelle I und II angegeben. Die Menge ist in Gewichtsprozent Aluminium, berechnet als Al2O3, angegeben, das zu dem Schlamm zugegeben wird und auf dessen Feststoffgehalt berechnet wurde. Je niedriger die Menge an benötigtem Konditionierungsmittel, um so wirkungsvoller ist das Produkt für die Entwässerung.
Die gleichen Substanzen A bis E wurden zum Vergleich mit den Produkten Cl und C2 behandelt. Ct ist eine im Handel erhältliche basische Aluminiumchloridlösung mit einer Basizität von etwa 60%, C2 ist eine Polyaluminiumchloridlösung mit einem Al2O3-GeIIaIt von 10,2 Gewichtsprozent und einer Basizität von 50%. Die Ergebnisse sind in den Tabellen I und II zusammengefaßt
Tabelle I
45 Erforderliche Dosis zum Erreichen eines spezifischen Widerstands von 4,0 χ 1012 m/kg
Schlamm Vergleichsversuch C2 Beispiet 2 3 50
Cl 1
336 3,26
>/. A 3,55 338 239 3,05 23
C 3,80 1.25 1^4
I D 3,40 1,65 1,36 130 UO 55
B ") 4^5 333 3,40
1
SM
E ") *)
*) Der spezifische Widerstand konnte nicht erreicht werden.
Tabelle II
Erfoirderliche Dosis zum Erreichen eines spezifischen Widerstands von 3,0 χ 1012 m/kg
5 Schlamm Vergleichsversuch C2 Beispiel 2 3
Cl 5,18 1 4,40
A 432 4,10 3,60 3,45 3,10
C 3,90 1.60 1,82
ίο D 4,65 2,10 1,69 1,70 1,50
B ·) 5.25 ") 5,00
E *) *)
*) Der spezifische Widerstand konnte nicht erreicht werden. 15
Aus den Tabellen ist ersichtlich, daß die Produkte der Beispiele 1 bis 3 besser als das Vergleichsprodukt Cl sind. Außerdem sind die Produkte der Beispiele 2 und 3 dem Vergleichsprodukt C2 überlegen, immer innerhalb der Fehlergrenzen des Jones-Filtrationstests.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von basischen, phosphat- bzw. sulfathaltigen Aluminiumlösungen mit einer Basizität von 40 bis 75% durch Zusatz von Phosphat- bzw. Sulfationen zu einer basischen Lösung einer Aluminiumverbindung und anschließende Alterung, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung einer basischen, phosphat- und sulfathaltigen Aluminiumlösung eine basische Aluminiumchloridlösung mit mindestens 0,05 Mol Phosphorsäure und mindestens 0,05 Mol Schwefelsäure je MoI Aluminium vermischt, wobei das molare Verhältnis von Phosphorsäure zu Schwefelsäure 2 :1 bis 1:2 beträgt, und daß man den Gesamtsäurezusatz so einregelt, daß ein Wert von 0.3 Mol Säure je Mol Aluminium nicht überschritten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man die basische Aluminiumchloridlösung mit 0.1 bis 0,2 Mol Säure je Mol Aluminium versetzt.
3. Verwendung der nach Anspruch 1 oder 2 hergestellten basischen Aluminiumlösungen zur Reinigung von suspendierte Substanzen enthaltendem Wasser, insbesondere zur Entwässerung von Abwasserschlamm.
DE2612503A 1975-04-05 1976-03-24 Verfahren zur Herstellung von basischen, phosphat- und sulfathaltigen Aluminiumlösungen und deren Verwendung Expired DE2612503C2 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4036116A1 (de) * 1990-11-13 1992-05-14 Beiersdorf Ag Verfahren zur abwasserreinigung oder wasseraufbereitung und schlammentwaesserung

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FR2306170B1 (de) 1980-02-29
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GB1531411A (en) 1978-11-08

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