FI102605B

FI102605B - Uusia alumiinipolykloorisulfaatteja ja niiden valmistus ja käyttöjä

Info

Publication number: FI102605B
Application number: FI930699A
Authority: FI
Inventors: J D Murphy; R Schuffenecker; H Suty
Original assignee: Atochem Elf Sa
Priority date: 1992-02-18
Filing date: 1993-02-17
Publication date: 1999-01-15
Also published as: NO306251B1; CN1076429A; AU3307893A; EP0557153B1; NO930560L; NO930560D0; CA2089697A1; KR930017816A; ATE152431T1; FR2687394B1; CA2089697C; JP2574735B2; GR3023933T3; EP0557153A1; DK0557153T3; AU645451B2; FI930699A0; DE69310237T2; FR2687394A1; FI102605B1

Description

102605

Uusia alumiinipolykloorisulfaatteja ja niiden valmistus ja käyttöjä - Nya alu-miniumpolyklorsulfater och deras framställning och användningar

Keksintö koskee suuren emäksisyyden omaavia alumiinipolykloorisulfaatteja ja me-5 netelmää niiden valmistamiseksi, ja tällaisten alumiinipolykloorisulfaattien käyttöä juomaveden ja jätevesien käsittelyyn ja paperiteollisuudessa.

Alumiinipolykloorisulfaatit ovat laajalti käytettyjä teollisuudessa, varsinkin paperiteollisuudessa ja jäteveden ja juomavedeksi tarkoitetun veden käsittelyssä johtuen niiden kohonneesta koagulointi- ja flokkulointikyvystä. Näiden alumiinipolykloori-10 sulfaattien suorituskyky ja sovellutukset riippuvat tietysti niiden tärkeimmistä ominaispiirteistä. Juotavaksi tarkoitetun veden käsittelyyn vaaditaan suurta emäksisyyttä; tehokkaaseen flokkulointiin vaaditaan korkeaa sulfaattipitoisuutta; ja kaikkiin sovellutuksiin yhdisteiden on oltava stabiileja.

Kaavan Aln0Hm(S04)kCl3n_m.2k mukaisilla alumiinipolykloorisulfaateilla on suhteel-15 lisen suuri emäksisyys, joka voi saavuttaa 65 %. Näillä tuotteilla, jotka kuvataan FR-patenttijulkaisussa A 2 584 699, on kuitenkin se suuri haitta, että niiden valmistuksen aikana muodostuu sivutuotteena kipsiä, jonka poistaminen aiheuttaa ympäristöongelmia.

JP-patenttijulkaisussa 52 113 384 kuvataan menetelmä suuren emäksisyyden omaa-20 vien alumiinipolykloorisulfaattien valmistamiseksi lisäämällä lämpötilassa alle 60 °C alkalista ainetta kuten CaCC>3, NaHCC>3, Na2CC>3, Mg(OH)2 tai MgO liuokseen, jossa on polyalumiiniyhdistettä, joka on saatu aikaisemmin saattamalla alhaisen emäksisyyden omaavaa alumiinipolykloorisulfaattia reagoimaan CaC03:n kanssa, mikä johtaa kipsin muodostumiseen, joka erottuu, tämän polyalumiiniväli-25 tuoteyhdisteen emäksisyyden ollessa 50.

JP-patenttijulkaisussa 53 001 600 kuvataan menetelmä suuren emäksisyyden omaa-• * van ahimiinipolykloorisulfaatin valmistamiseksi, jossa ensimmäisessä vaiheessa kes kinkertaisen emäksisyyden omaavaa alumiinipolykloorisulfaattia saatetaan reagoimaan sulfaatin perusteella ekvimolaarisen määrän kanssa CaCC>3:a, mikä johtaa sii-30 hen, että muodostuu kipsiä, joka erottuu pois, minkä jälkeen toisessa vaiheessa edeltävästä vaiheesta oleva tuote, jonka emäksisyys on välillä 55 ja 58, saatetaan reagoimaan yhdisteen kanssa, joka on: CaCC>3, NaHCC>3, Na2C03, Mg(OH)2 tai MgO.

2 102605 Näiden kahden edellä mainitun JP-patenttijulkaisun mukaisten ahimiinipolykloori-sulfaattien emäksisyys on kuitenkin alle 70 %, ja siten se ei määrätyissä sovellutuksissa ole riittävän suuri. Lisäksi näillä yhdisteillä on huono stabiilius. Eräs näiden yhdisteiden tärkeimmistä haitoista on, että niiden valmistuksessa muodostuu kipsiä, 5 jonka poistaminen aiheuttaa ympäristöongelmia, kuten edellä mainittiin.

FR-patenttijulkaisussa A 2 317 227 kuvataan menetelmä alumiinihydroksikloridien valmistamiseksi lämpötilassa alle 50 °C, joilla on yleinen kaava:

Al(OH)aClb Υς/ζΐ Md/z2 jossa: 10 Y on anioni, jonka valenssi on zl, tyypillisesti S042'; M on kationi, jonka valenssi on z2, kuten ammonium, alkali- tai maa-alkalimetalli; ja 1,2 <a< 1,7 0 < c < 0,6; 15 0,2 < d < 1,7; ja a + b + c = 3 + d.

Tässä patenttijulkaisussa mainitaan kuitenkin, että vaikka maa-alkalimetallien käyttö on mahdollista, on olemassa sakkojen ilmenemisen vaara, mikä johtaa huonoon stabiiliuteen.

20 Missään edellä olevista julkaisuista ei kuvata tai ehdoteta tätä keksintöä, joka aikaansaa alumiinipolykloorisulfaatteja, joilla on parantuneet ominaispiirteet, varsinkin turbiditeetin tai sameuden poiston, flokkulointikyvyn, jäännösalumiinipitoisuu-den ja stabiiliuden suhteen, ja jotka eivät aiheuta valmistuksen aikana jätteiden muodostumista, jolloin kaikki nämä edut saavutetaan samanaikaisesti.

25 Siten tämä keksintö aikaansaa suuren emäksisyyden omaavaa vesiliukoista alumiini-polykloorisulfaattia, jolla on alumiinipitoisuus Ali3:na ainakin 1 mol-%, alumiini-konsentraation ollessa 0,01 %, ja jolla ahimiinipolykloorisulfaatilla on kaava:

Al(OH)aClb(S04)cMdNe jossa: 30 M on maa-alkalimetalli; N on alkalimetalli; a, b, c, d ja e ovat lukuja siten, että: 3 102605 1,95 < a < 2,4; O < c < 0,15; O < d < 0,16; O < e < 1,7; a + b + 2c = 3 + 2d + e.

Luvut a, b, c, d ja e ovat sellaiset, että saavutetaan keksinnön mukaisille uusille alu-miinipolykloorisulfaateille ominainen emäksisyys ja stabiilius.

5 Maa-alkalimetalli M on esimerkiksi magnesium tai kalsium. Edullisesti M on kalsium. Alkalimetalli N on esimerkiksi natrium tai kalium. Edullisesti N on natrium.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti alumiinipolykloorisulfaatilla on kaava:

Al(OH)aClb(SO4)0MdNe jossa: 10 2,05 < a < 2,25; 0,04 < c < 0,06; 0,1 <d <0,13; 0,4 <e <0,8.

Keksinnön mukaisten alumiinipolykloorisulfaattien emäksisyys on hyvin suuri; keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti emäksisyys on yli 67 %, edullisesti yli 72 %.

15 Erityinen muoto, jossa alumiini esiintyy, ts. A1i3, voidaan havaita 27Al-NMR-ana-lyysillä toimintaolosuhteissa, jotka esitetään seuraavissa esimerkeissä. Pouillot et ai., tammikuu 1992, konferenssi Hongkongissa, "High Basicity Polymeric Aluminum Salts for Drinking Water Production", kuvaa tämän erityisen Ali3-muodon esiintymisen ja esittää Alt3:n läsnäolon ja tuotteen erinomaisten ominaisuuksien vä-20 lisen yhteyden. Ei kuitenkaan mainita tämän keksinnön mukaisia yhdisteitä eikä Ali3:a koskeviä kvantitatiivisia arvoja.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti alumiinipitoisuus Ali3:na on yli 1 mol-% Al-konsentraatiolle 0,06 M, ja/tai yli 3 mol-% Al-konsentraatiolle 0,01 M.

25 Ali3:n läsnäolo sallii keksinnön mukaisille alumiinipolykloorisulfaateille erinomaiset ominaisuudet kuten stabiilius ainakin 1 kuukausi 45 °C:ssa.

Näiden uusien alumiinipolykloorisulfaattien valmistuksen tekee mahdolliseksi keksinnön mukainen menetelmä.

Siten keksintö aikaansaa menetelmän suuren emäksisyyden omaavan, vesiliukoisen 30 alumiinipolykloorisulfaatin valmistamiseksi, jolla on alumiinipitoisuus Ali3:na ai- 4 102605 nakin 1 mol-%, alumiinikonsentraation ollessa 0,01, ja jolla alumiinipolykloorisul-faatilla on kaava:

Al(0H)aClb(S04)cMdNe jossa: 5 M on maa-alkalimetalli; N on alkalimetalli; a, b, c, d ja e ovat lukuja siten, että: 1,95 < a < 2,4; 0 < c < 0,15; 0 < d < 0,16; 0 < e < 1,7; a + b + 2c = 3 + 2d + e; 10 jossa menetelmässä maa-alkalimetalliyhdistettä M ja alkalimetalliyhdistettä N saatetaan reagoimaan lämpötilassa 50-70 °C alumiinipolykloorisulfaatin kanssa, jolla on kaava:

Al(OH)a'Clb'(S04)C' jossa: 15 1 <a'<l,95;0<c'<0,15; a’ + b' + 2c' = 3; seuraavassa suhteessa, laskettuna molekyyliekvivalentteina: 0 < M/AI < 0,16 ja 0 < N/Al < 1,7.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa lämpötila on välillä 60 ja 65 °C.

20 Käsite "maa-alkalimetalliyhdiste" tarkoittaa mitä hyvänsä johdannaista, jolla on mainitun metallin emäksinen luonne, erityisesti oksidia, hydroksidia ja (bi)karbo-naattia.

Edullisesti maa-alkalimetalliyhdiste on kalsiumyhdiste, edullisesti Ca(OH)2 ja/tai CaCC>3.

25 Ilmaus "alkalimetalliyhdiste" tarkoittaa mitä hyvänsä johdannaista, jolla on mainitun metallin emäksinen luonne, erityisesti oksidia, hydroksidia ja (bi)karbonaattia.

Edullisesti alkalimetalliyhdiste on natriumyhdiste, edullisesti Na2CC>3.

Ilmaus "laskettu mooliekvivalenttina" tarkoittaa, että kaikki suhteet ilmaistaan mooleissa, pelkistettynä metallimuotoon.

5 102605

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa luvut a’ ja c’, ja suhteet M/AI ja N/Al ovat vastaavasti alueilla: 1,1 < a' < 1,4; 0,04 < c' < 0,06; ja 0,1 < M/Al < 0,13 ja 0,4 < N/Al < 0,8.

5 Lähtöaineena käytetty alumiinipolykloorisulfaatti voi olla mitä hyvänsä alumiinipo-lykloorisulfaattia, joka vastaa edellä olevaa kaavaa Al(OH)a'Clb'(S04)c-, ts. alhaisen/-keskinkertaisen emäksisyyden omaavaa, tyypillisesti luokkaa 40-50 %.

Erästä edullista alumiinipolykloorisulfaattia on sellainen, joka saadaan menetelmällä, jossa saatetaan reagoimaan emäksistä alumiinikloridia emäksisen alumiinisulfaa-10 tin kanssa, jotka aineet on aikaisemmin kuumennettu, lämpötilassa välillä 80 ja 120 °C, jolloin ainesosasten suhteelliset osuudet on valittu siten, että saadaan edellä mainittu kaava Al(0H)aClb(S04)C'. Tämä menetelmä kuvataan yksityiskohtaisesti FR-patenttijulkaisussa A 2 534 897, joka liitetään tähän viitteeksi.

Toinen edullinen alumiinipolykloorisulfaatti saadaan menetelmällä, joka käsittää 15 emäksisen alumiinikloridin saattamisen reagoimaan rikkihapon kanssa lämpötilassa välillä 60 ja 120 °C, jolloin ainesosasten suhteelliset osuudet on valittu siten, että saadaan kaavan Al(OH)a'Clb(SC>4)C’ mukainen alumiinipolykloorisulfaatti. Tämä menetelmä kuvataan yksityiskohtaisesti FR-patenttijulkaisussa A 2 036 685, joka liitetään tähän viitteeksi.

20 Keksinnön mukaiset alumiinipolykloorisulfaatit ovat käyttökelpoisia lukuisilla aloilla, kuten tämän julkaisun johdannossa mainituilla. Siten tämä keksintö kattaa myös keksinnön mukaisten alumiinipolykloorisulfaattien sovellutukset, varsinkin juomaveden ja jäteveden käsittelyssä, samoin kuin paperiteollisuudessa.

Nykyisissä sovellutuksissa valmistusmenetelmistä aiheutuu itse asiassa useita on-25 gelmia. Koaguloitumiseen/flokkuloitumiseen suoraan liittyvän sameuden poistamiseksi on emäsmuotoon muuttamiseen välttämätöntä käyttää korkeaa sulfaattipitoi-: suutta ja alhaista lämpötilaa, tyypillisesti alle 40 °C. Juomavedeksi aiottu vesi vaatii alhaisen jäännösalumiinipitoisuuden, ja tämä merkitsee suurta emäksisyyttä ja seurauksena korkeaa lämpötilaa emäsmuotoon muuttamisessa, tyypillisesti yli 70 °C. 30 Siten näiden kahden sovellutuksen ominaispiirteiden välillä on yhteensovittamattomuutta lämpötilan vaikutuksen suhteen. Lisäksi alumiinipolykloorisulfaatti, jolla on suuri sulfaattipitoisuus ja joka on saatu korkeassa lämpötilassa muutettavaksi emäs-muotoon, on alttiina geeliytymiselle tai saostumiselle; niinpä sen stabiilius ei ajan 6 102605 mittaan ole riittävä, kuten sen varastoimiseen vaaditaan. Tähän asti yhden ominaispiirteen parantaminen saavutettiin toisen ominaispiirteen huononemisen kustannuksella. Siten tämä keksintö mahdollistaa tekniikan tason haittojen voittamisen, ja tarjoaa lukuisia etuja, jotka ilmenevät kuvauksesta ja esimerkeistä, jotka seuraava.

5 Esimerkki 1 a) Alumiinipolykloorisulfaattilähtöaineen valmistus

Emäksisen alumiinikloridin synteesi suoritetaan 4 l:n autoklaavissa, jota sekoitetaan kontrolloidulla nopeudella ja kuumennetaan kaksoisseinäisen vaipan sisällä kiertävällä lämmönvaihtonesteellä. Lisäksi reaktori on varustettu painemittarilla, lämpö-10 mittarivaipalla (thermometric jacket), ilmanpoistoaukolla ja kiekolla, joka voi murtua liiallisessa paineessa. Reaktion ja emäsmuotoon muuttamisen toimintaolosuhteet käsittävät lämpötilan 140 °C ja paineen 200 kPa vastaaville kestoille 4 ja 3,5 tuntia. Emäksinen alumiinisulfaatti syntetisoidaan 1 l:n lasireaktorissa, jota sekoitetaan kontrolloidulla nopeudella ja kuumennetaan kierrättämällä lämmönsiirtonestettä 15 kaksoisseinäisessä vaipassa; reaktori varustetaan lämpömittarivaipalla, jäähdytetyllä ilmanpoistoaukolla ja reagenssinlisäyspisteellä. Reaktiovaihe suoritetaan lämpötilassa noin 120 °C ja ilmakehän paineessa 2 tunnin ajan. Edellä olevat kaksi suspensiota sekoitetaan 5 l:n lasireaktorissa sekoittaen 20 min ajan 100 °C:ssa. Tulokseksi saatu suspensio suodatetaan 300 kPa.n paineessa ylimääräisen alumiinioksidin poistami-20 seksi. Saadulla alumiinipolykloorisulfaatilla on kaava: AKOH^CWSO^ emäksisyydellä B noin 40 %.

b) Suuren emäksisyyden omaavan, keksinnön mukaisen alumiinipolykloorisul-faatin valmistus 25 1 kg edellä valmistettua ahrniiinipolykloorisulfaattia, jonka alumiinioksidipitoisuus on 10,5 %, lisätään 2-seinäiseen 1 l:n reaktoriin, joka on varustettu sekoitinlaitteella ja vastaterällä. Reaktorin lämpötilaa kontrolloidaan kierrättämällä vettä kaksoisvai-passa olevan termostaattihauteen kautta. Lämpötila säädetään 60 °C:seen. Lisätään 20 g Ca(OH)2:ta, ja suspensiota sekoitetaan 30 min ajan. Tämän jälkeen lisätään hi-30 taasti 30 min aikana 85 g Na2C03:a. Sitten suspensiota sekoitetaan yhteensä 1 tunti lämpötilassa 60 °C. Lopulta suodatetaan suspensio, joka sisältää vain pienen määrän kiinteää ainetta.

Sen lopullinen koostumus painon mukaan on seuraava: 7 102605 AI2O3 noin 9,69 %

Ca " 1,03 %

Na " 3,40 % 5 Cl " 11,41 % S04 " 1,15 % emäksisyys " 74,38 % tarkoittaen, että lopullinen alumiinipolykloorisulfaatti on seuraavan kaavan mukaista: 10 A1(0H)2>23C1 i,69(S04)o,o6Cao>i3Nao,78

Esimerkki 2

Toistetaan esimerkin 1 menettelytapa paitsi, että maa-alkalimetalli- ja alkalimetalli-yhdisteiden ja alumiinipolykloorisulfaatin sekoituslämpötila on 70 °C.

Lopullisella tuotteella on seuraava painon mukainen koostumus: 15 A1203 noin 9,64 %

Ca " 1,0 %

Na " 3,3 %

Cl " 11,47% S04 ” 1,12 % 20 emäksisyys " 73,04 % tarkoittaen, että lopullinen alumiinipolykloorisulfaatti on seuraavan kaavan mukaista:

Al(OH)2,19CI1 j 1 (S 04)o,o6Cao, 13Nao,76 25 Esimerkld 3 (vertailuesimerkki)

Toistetaan esimerkin 2 menettelytapa paitsi, että 85 g:n sijasta lisätään 50 g Na2C03:a.

8

Lopullisella tuotteella on seuraava painon mukainen koostumus: 102605 AI2O3 noin 10,0 %

Ca " 1,06 %

Na " 1,42 % 5 Cl " 11,47% S04 " 1,15 % emäksisyys " 60,7 % tarkoittaen, että lopullinen alumiinipolykloorisulfaatti on seuraavan kaavan mukais-10 ta:

Al(OH) 1,8oCl 1,65(804)0,06030,13Nao,31 Esimerkki 4

Toistetaan esimerkin 1 menettelytapa paitsi, että 27 g:n sijasta Ca(OH)2:ta lisätään 27 g CaC03:a.

15 Lopullisella tuotteella on seuraava painon mukainen koostumus: AI2O3 noin 9,90 %

Ca " 1,06 %

Na " 3,21 %

Cl " 11,81 % 20 S04 " 1,22 % : emäksisyys " 71,6 % tarkoittaen, että lopullinen alumiinipolykloorisulfaatti on seuraavan kaavan mukaista: 25 Al(OH)2,15CI1,71 (S04)o,o?Cao, 14N ao,72 . · ·

Esimerkki 5 (vertailuesimerkki)

Toistetaan esimerkin 4 menettelytapa paitsi, että maa-alkali-ja alkalimetallien sekoi-tuslämpötila on 40 °C.

Lopullisella tuotteella on seuraava painon mukainen koostumus: 9 102605 AI2O3 noin 9,34 %

Ca " 0,93 %

Na " 3,40 % 5 Cl " 11,25 % S04 " 1,12 % emäksisyys " 73,67 % tarkoittaen, että lopullinen alumiinipolykloorisulfaatti on seuraavan kaavan mukais-10 ta:

Al(OH)2,2iCli,73(S04)o,o65Cao,i3Nao,8i Esimerkki 6

Alumiinipolykloorisulfaattilähtöaine saatiin esimerkissä 1 kuvatulla tavalla paitsi, että emäksinen alumiinisulfaatti korvattiin 60-prosenttisella rikkihapolla, joka lisät-15 tiin lämpötilassa välillä 50 ja 120 °C.

Saadulla alumiinipolykloorisulfaatilla oli seuraava kaava:

Al(OH) 1,12CI1,70(504)0,06

Keksinnön mukaisen tuotteen valmistus suoritetaan lähtien 1 kg:sta edellä valmistettua alumiinipolykloorisulfaattia, jonka alumiinioksidipitoisuus on 9 %. Toistetaan ,· 20 esimerkin 1 menettelytapa paitsi, että 20 g:n sijasta käytetään 17 g Ca(OH)2:ta, ja 85 g:n sijasta lisätään 62 g Na2C03:a.

Lopullisella tuotteella on seuraava painon mukainen koostumus: AI2O3 noin 8,43 %

Ca " 0,88 % 25 Na " 2,49 %

Cl " 10,34 % S04 " 0,92 % emäksisyys " 68 % 30 tarkoittaen, että lopullinen alumiinipolykloorisulfaatti on seuraavan kaavan mukaista: 10 102605

Al(OH)2,o3Cli>76(S04)o,o6Cao,,3Na0,65 Esimerkki 7 (kontrolli) Tässä esimerkissä käytetty alumiinipolykloorisulfaatti on tuote, joka on valmistettu FR-patenttijulkaisun 2 036 685 toisessa valmistuksessa käytetyn menetelmän mukai-5 sesti. Sillä on painon mukainen koostumus: AI2O3 noin 10,2 %

Ca " 0,47 %

Cl " 9,10 % S04 " 2,30 % 10 emäksisyys " 53,35 %

Sillä on kaava:

AliOHj^ClugCSO^^Caaoe Näillä tuotteilla suoritettiin käytännön sovellutustestejä, joiden tulokset esitetään taulukossa.

15 Sameuden (jäännös-NTU) poistaminen edustaa flokkuloinnin tehokkuutta. Testi suoritetaan käyttämällä Seinejoen vettä pH-arvossa 8,50-8,69, 21 °C:ssa. Tulokset esitetään parannus-%:na kontrolliin (*) verrattuna.

Jäännösalumiinipitoisuudet esitetään yksikössä ppb (pg/l) parannus-%:na kontrolliin (*) verrattuna.

20 Stabiilius arvioidaan näköhavainnolla.

Esimerkki Emäksi- Sameuden Jäännös- Stabiilius no. syys poisto * AI * (jäännös-NTU) ; 1 74,38 -24% -41% lkk45°C:ssa 2 73,04 0 -71% 1 kk 45 °C:ssa 3 60,7 +51,5% -27,5% 1 päivä 4 74,6 +7% -40% 1 kk45 °C:ssa 5 73,67 +54 % -20 % geeliytyi 6 68,0 -32 % -45 % 1 kk 45 °C:ssa 7 53,35 0 0 1 kk 45 °C:ssa π 102605

Tulokset osoittavat, että esimerkeissä 3 ja 5 valmistetut tuotteet, jotka eivät ole osa keksintöä niiden liian alhaisesta emäksisyydestä (esimerkki 3 - 65 %) tai liian alhaisesta reaktiolämpötilasta (esimerkki 5-40 °C) johtuen, ovat taulukossa lueteltujen käyttöominaisuuksiensa suhteen paljon tehottomampia, ja ne ovat vähemmän stabii-5 leja.

Esimerkki 8

Valmistetaan alumiinipolykloorisulfaattia seuraavalla tavalla. Rikkihappoa saatetaan reagoimaan emäksisen alumiinikloridin, kuten esimerkin 1 vaiheessa a) saadun kanssa lämpötilassa välillä 60 ja 120 °C, jotta saataisiin sopivaa alumiinipolykloori-10 sulfaattilähtöainetta. Tämä viimeksi mainittu käsitellään samalla tavoin kuin esimerkin 1 vaiheessa b).

Sillä on painon mukainen koostumus: AI2O3 noin 7,73 %

Ca noin 0,8 % 15 Na noin 2,23 %

Cl noin 9,4 % SO4 noin 0,92 % emäksisyys noin 68 % tarkoittaen, että lopullinen alumiinipolykloorisulfaatti on seuraavan kaavan mukais-20 ta:

Al(OH)1>78Cli>39(S04)o,o4Cao>ioNao15i Tätä alumiinisuolaa kutsutaan nimellä S 23.

Esimerkit 9,10 ja 11

Toistetaan esimerkin 1 menettelytapa ja säätämällä lähtöyhdisteiden määrä saadaan 25 seuraavat alumiinipolykloorisulfaatit, joita kutsutaan niiden referenssinimellä:

-ZPC 19C

•lopullinen koostumus painon mukaan: 12 102605 A1203 noin 10,3 %

Ca noin 1,05 % 5 Na noin 3,45 %

Cl noin 12 % S04 noin 1,19 % emäksisyys noin 74,5 % •kaava: 10 Al(OH)2>21 Cl^SO^oeCao. 13N ao,74

-ZPC 20C

•lopullinen koostumus painon mukaan: A1203 noin 9,02 %

Ca noin 0,96 % 15 Na noin 3,05 %

Cl noin 10 % S04 noin 1,04 % emäksisyys noin 75,3 % kaava: 20 Al(OH)232Clij59(S04)o,o6Cao,i4Nao,75 -ZPC 21c •lopullinen koostumus painon mukaan: A1203 noin 10,1 %

Ca noin 1,07 % 25 Na noin 3,35 %

Cl noin 12 % SO4 noin 1,21 % emäksisyys noin 73,7 % 13 102605 •kaava:

Al(OH)2,16Cl1,7i(S04)o,o6Cao,i3Nao,73

Suoritetaan analyysi alumiini Ali3-pitoisuuden määrittämiseksi. Analyysi suoritetaan Al-NMR-analyysiä käyttämällä, ts. etsimällä keräysparametrit ja määrittämällä 90° 5 pulssi. Toimintaolosuhteet ovat seuraavat:

•Vertailuliuos AICI3 0,5 M

.viritys: 9966,5 näyteviritys .sovitus: 970 näyteviritys •SF: 52,147 MHz Al:n resonanssitaajuus 10 -SW: 15625 Hz havaittu taajuusalue, joka vastaa aluetta 150 - -150 ppm AICty.n (0 ppm) perusteella •Ql: 1361 Hz kantoaaltotaajuus •SI = TD = 8K FID ja spektrin koko (kilotavua) •QN = AP havaitsemistyyppi 15 -PW = 11 ps pulssin kesto (PW 90° = 13) •RD = Is pulssien välinen aikaväli

Tulokset esitetään yhteenvetona alla olevassa taulukossa.

Esimerkki 12 (vertailu) Tämän esimerkin mukainen tuote on kaupallisesti saatava tuote, WAC HB® PB 20 (yhtiöstä Elf Atochem S.A.). Sen koostumus on painon mukaan seuraava: AI2O3 noin 8,48 %

Ca noin 1,2 %

Na noin 0,013 %

Cl noin 6,1 % 25 SO4 noin 1,44 % :* emäksisyys noin 71,7 % Tämä tuote oli kohteena testeissä, jotka kuvattiin julkaisussa Pouillot et ai., s. 20-21. Tässä julkaisussa mainitaan Ali3-muodon läsnäolo hyvin voimakkaalla WAC HB®:n laimennoksella, ts. hyvin alhaisella Al-konsentraatiolla. Tämä julkaisu 30 määrittää Ali3:n läsnäolon ja tämän tuotteen käyttökelpoisten ominaisuuksien välisen yhteyden. Tällä tuotteella WAC HB® on Ali3-pitoisuus 3,4 mol-% Al-konsent- 14 102605 raatiolla 0,012 M kestoltaan 8 päivän kypsytyksen jälkeen. Kuitenkin Al-konsent-raatioilla 0,01 M ilman kypsyttämistä ja 0,06 ei voida havaita lainkaan Ali3:a.

Alu-muodossa olevan Al:n mooliosuus Al-konsentraation funktiona

Esim. Tuote Laimentama- 1/5-laimen- 1/10- 1/25- 1/125-

ton 1,5 M AI nos 0,3 M AI laimennos laimennos laimennos ____0,15 M AI 0,06 M AI 0,012 M AI

8 S23 (1 kuu- N.D. N.D. < 1 % 1,4 % 3,7 % _kausi*)______ 8 S23 (6 kuu- N.D. < 1 % 1,7 % 1,6 % 3,2 % _kautta*)______ 9 ZPC 19C__Rh__< 1 % N.A. 2,2 % N.A.

10 ZPC 20B__NJX__< 1 % 1,1 % 3,1 % 3 % 11 ZPC 21C I N.D, N.A. N.A. 1,2% N.A.

N.A. = ei analysoitu N.D. = ei määritetty * = kypsytyksen kesto

« I

Claims

15 102605

1. Aluminiumpolyklorsulfat med hög basisitet, lösligt i vatien, kännetecknat av att det innehäller minst 1 mol-% aluminium i foim av Al^ för en koncentration av AI av 0,01 M, och har formeln: Al(0H)aClb(S04)cMdNe där: 15. representerar en alkalisk jordartsmetall; N representerar en alkalimetall; a, b, c, d och e är tai sa att: 1,95 <a<2,4;0<c <0,15; 0<d<0,16; 0 < e < 1,7; a + b + 2c = 3 + 2d + e.

1. Suuren emäksisyyden omaava vesiliukoinen alumiimpolykloorisulfaatti, tunnettu siitä, että sen alumiinipitoisuus Aleina on ainakin 1 mol-%, alumiinikonsent-raation ollessa 0,01 M, ja jolla on kaava:

2. Aluminiumpolyklorsulfat enligt patentkrav 1, kännetecknat av att M är kal- cium.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen alumiimpolykloorisulfaatti, tunnettu siitä, että M on kalsium.

3. Aluminiumpolyklorsulfat enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att N är natrium.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen alumiimpolykloorisulfaatti, tunnettu siitä, et-15 tä N on natrium.

4. Aluminiumpolyklorsulfat enligt nägot av patentkraven 1-3, kännetecknat av ·' 25 att: 2,05 < a < 2,25; 0,04 < c < 0,06; 0,1 < d < 0,13; 0,4 < e < 0,8.

4. Yhden patenttivaatimuksista 1-3 mukainen alumiimpolykloorisulfaatti, tunnettu siitä, että: 2,05 < a < 2,25; 0,04 < c < 0,06; 0,1 < d < 0,13; 0,4 < e < 0,8.

5. Aluminiumpolyklorsulfat enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknat av att basisiteten är högre än 67 %, företrädesvis högre än 72 %. lg 102605

5. Yhden patenttivaatimuksista 1-4 mukainen alumiimpolykloorisulfaatti, tunnet tu siitä, että sen emäksisyys on yli 67 %, edullisesti yli 72 %. б. Yhden patenttivaatimuksista 1-5 mukainen alumiimpolykloorisulfaatti, tunnettu siitä, että sen alumiinipitoisuus Ali3:na on yli 1 mol-% Al-konsentraatiolla 0,06 M ja/tai Al-pitoisuus Ali3:na suurempi kuin 3 mol-% Al-konsentraatiolla 25 0,01 M.

5 Al(0H)aClb(S04)cMdNe jossa: M on maa-alkalimetalli; N on alkalimetalli; а, b, c, d ja e ovat lukuja siten, että: 10 1,95 < a < 2,4; 0 < c < 0,15; 0 < d < 0,16; 0 < e < 1,7; a + b + 2c = 3 + 2d + e.

6. Aluminiumpolyklorsulfat enligt nägot av patentkraven 1-5, kännetecknat av att den har minst 1 mol-% aluminium i form av A1i3 för en koncentration av A1 av 0,06 M och/eller minst 3 % mol aluminium i form av Aio för en koncentration av A1 av 0,01 M. 5 7. Förfarande för framställning av ett aluminiumpolyklorsulfat med hög basisitet, lösligt i vatten, med minst 1 mol-% aluminium i form av Al!3 för en koncentration av AI av 0,01 M, och med formeln: Al(OH)aClb(S04)cM<jNe där: 10. representerar en alkalisk jordartsmetall; N representerar en alkalimetall; a, b, c, d och e är tai sä att: 1,95 < a < 2,4; 0 < c < 0,15; 0 < d < 0,16; 0 < e < 1,7; a + b + 2c = 3 + 2d + e; 15 kännetecknat av en reaktion, vid en temperatur av 50-70 °C, mellan en förening av en alkalisk jordartsmetall M, en förening av en alkalimetall N och ett aluminiumpolyklorsulfat med formeln: Al(OH)a.Clb<S04)C' där: 20 1 <a'< 1,95; 0 < c’ < 0,15; a’ + b' + 2c’ = 3; 1 nedanstäende andelar, beräknade i molekvivalenter: 0 < M/Al < 0,16 ja 0 < N/Al < 1,7.

7. Menetelmä suuren emäksisyyden omaavan vesiliukoisen alumiinipolykloori-sulfaatin valmistamiseksi, jolla alumiinipolykloorisulfaatilla on alumiinipitoisuus Ali3:na ainakin 1 mol-%, alumiinikonsentraation ollessa 0,01 M, ja jolla on kaava: Al(0H)aClb(S04)cMdNe 102605 jossa: M on maa-alkalimetalli; N on alkalimetalli; a, b, c, d ja e ovat lukuja siten, että: 5 1,95 <a<2,4;0<c <0,15; 0<d<0,16; 0 < e < 1,7; a + b + 2c = 3 + 2d + e; tunnettu siitä, että lämpötilassa 50-70 °C saatetaan reagoimaan maa-alkalimetalli -yhdistettä M ja alkalimetalliyhdistettä N alumiinipolykloorisulfaatin kanssa, jolla on kaava:

8. Förfarande enligt patentkrav 7, kännetecknat av att temperaturen är mellan 60 : 25 och 65 °C.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötila on välillä 60 ja 65 °C.

9. Förfarande enligt patentkrav 7, kännetecknat av att föreningen av alkalisk jordartsmetall är en kalciumförening, företrädesvis Ca(OH)2 och/eller CaC03.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maa-alkali-metalliyhdiste on kalsiumyhdistettä, edullisesti Ca(OH)2 ja/tai CaC03.

10. Förfarande enligt patentkrav 7, kännetecknat av att alkalimetallen är en nat-riumförening, företrädesvis Na2C03. 102605

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalimetalli on natriumyhdistettä, edullisesti Na2C03.

10 Al(0H)aClb<S04)c' jossa: 1 <a'< 1,95; 0<c'< 0,15; a' + b’ + 2c' = 3; seuraavassa suhteessa, laskettuna molekyyliekvivalentteina: 15 0 < M/AI < 0,16 ja 0 <N/A1 < 1,7.

11. Förfarande enligt patentkrav 7, kännetecknat av att: 1,1 < a' < 1,4; 0,04 < c' < 0,06; och 0,1 < M/Al < 0,13 och 0,4 < N/Al < 0,8.

11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että: 1,1 < a’ < 1,4; 0,04 < c' < 0,06; ja 0,1 < M/Al < 0,13 ja 0,4 < N/Al < 0,8.

12. Förfarande enligt nägot av patentkraven 7-11, kännetecknat av att aluminium-polyklorsulfatet med formeln Al(OH)aClb(S04)C' erhällits med förfarandet som be- 5 stär i att bringa basisk aluminiumklorid att reagera med basiskt aluminiumsulfat, varvid föreningama först uppvärms tili en temperatur av mellan 80 och 120 °C, var-vid de relativa andelama av beständsdelama är valda sä att man erhäller ett alumi-niumpolyklorsulfat med formeln Al(0H)a-ClK(S04)c-.

12. Yhden patenttivaatimuksista 7-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25 alumiinipolykloorisulfaatti, jolla on kaava Al(0H)aClb(S04)C' saadaan menetelmällä, joka käsittää ennalta kuumennettujen emäksisen alumiinikloridin ja emäksisen alu-miinisulfaatin saattamisen reagoimaan lämpötilassa välillä 80 ja 120 °C, jolloin ai-nesosasten suhteelliset määrät on valittu siten, että saadaan edellä mainitun kaavan Al(OH)a'Clb-(S04)C’ mukainen alumiinipolykloorisulfaatti. „ 102605

13. Förfarande enligt nägot av patentkraven 7-11, kännetecknat av att aluminium-10 polyklorsulfatet med formeln Al(OH)aClb{S04)c· erhällits med hjälp av förfarandet som bestär i att bringa basisk aluminiumklorid att reagera med svavelsyra vid en temperatur av mellan 60 och 120 °C, varvid de relativa andelama av beständsdelar-na är valda sä att man erhäller ett aluminiumpolyklorsulfat med ovan nämnda formel Al(OH)aClb<S04)c'.

13. Yhden patenttivaatimuksista 7-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alumiinipolykloorisulfaatti, jolla on kaava Al(OH)aClb(S04)C', saadaan menetelmällä, joka käsittää emäksisen alumiinikloridin saattamisen reagoimaan rikkihapon kanssa lämpötilassa välillä 60 ja 120 °C, jolloin ainesosasten suhteelliset osuudet on 5 valittu siten, että saadaan edellä olevan kaavan Al(0H)aClb>(S04)c' mukainen alumiinipolykloorisulfaatti.

14. Yhden patenttivaatimuksista 1-6 mukaisten alumiinipolykloorisulfaattien käyttö, erityisesti juomaveden ja jätevesien käsittelyyn ja paperiteollisuudessa.

14. Användning av aluminiumpolyklorsulfatema enligt nägot av patentkraven 1-6, framför allt vid behandling av dricksvatten och avloppsvatten samt inom pappersin-; dustrin.