FI76311C - Saett att framstaella ett flockningsmedel - Google Patents

Description

1 76311

Menetelmä flokkulointiaineen valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää vedenpuhdistustek-niikassa ja ennenkaikkea alumiinisulfaatin korvikkeena 5 paperin hartsiliimauksessa käytettävän flokkulointiaineen valmistamiseksi.

Ruotsalaisessa patenttihakemuksessa SE 7 201 333-7, jonka julkaisunumero on 372 497, kuvataan kaavan /AI(OH)xCly(SO^)z/2^n mu^aisen sulfaattipitoisen, emäksi-10 sen alumiinikloridin valmistusta, jossa kaavassa x+y+z=3jay+z tarkoittaa arvoa välillä 1-2 ja z arvoa välillä 0,02-0,3. Tämä sulfaattipitoinen, emäksinen alumiinikloridi soveltuu käytettäväksi viemärivesien puhdistuksessa .

15 Patenttijulkaisusta DE 2 907 354 on tunnettua, että paperitehtaassa käytetään refentioaineena ja apuaineena liimauksessa emäksistä alumiinikloridia, jolla on kaava AI (OH) Cl, .SO. n 'm 3n.m 4 20 jossa ψ= 5Θ±5 n ja anionia S04 esiintyy suhteessa S04:A1 = 0,16.

Paperin valmistuksessa patenttijulkaisun 25 DE 2 907 354 mukaisesti lisätään paitsi yllä mainittuja emäksisiä suoloja myös tavanomaisia lisäaineita, kuten esim. orgaanisia retentioaineita, kuten kationista tärkkelystä, polyakryyliamidia ja polyetyleeni-imiiniä.

Patentissa GB A 1 411 326 kuvataan vedenkäsittelys-30 sä käytettävän flokkulointiaineen valmistusta antamalla nk. Bayer-prosessista saadun märän jätelietteen reagoida rikkihapon kanssa. Bayer-prosessissa valmistetaan alumiinioksidia bauksiitista uuttamalla natriumhydroksidiliuok-sella ylipaineessa. Tällöin jää useita oksidiepäpuhtauk-35 siä liukenematta, ennen kaikkea rautaoksidi, ja juuri nämä muodostavat märän jätelietteen. Tämä merkitsee, että 2 76311 valmistettu flokkulointiainetuote sisältää suuren osan rautaa (muttei sitävastoin klooria). Edelleen ilmoitetaan, että valmistuksessa samanaikaisesti kuivataan ja hajotetaan reaktiotuotetta, ts. valmis reaktiotuote esiintyy kui-5 vassa muodossa.

Patentissa GB A 2 128 977 kuvataan emäksisen alu-miinikloridin valmistusta suolahapon ja alumiinihydroksidin välisellä reaktiolla paineen alaisena samanaikaisesti, kun erikseen valmistetaan emäksistä alumiinisulfaattia 10 rikkihapon ja alumiinihydroksidin välisellä reaktiolla, minkä jälkeen emäksinen alumiinikloridi ja emäksinen alu-miinisulfaatti saatetaan yhteen ja ne saavat reagoida toistensa kanssa 80-120°C:n lämpötilassa.

Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä 15 valmistettu flokkulointiaine muodostuu polymeeristä, sul- faattipitoista alumiinihydroksikloridista, jonka oletettu kaava on

Al2)0H)b(S04)c Cl3a_b.2c vesipitoisen, olennaisesti kyllästetyn liuoksen muodossa.

20 Tyypillisinä arvoina alaindekseille a, b ja c yllä olevassa kaavassa voidaan mainita a = 13, b = 34 ja c = 1. Veden lisäksi liuos sisältää noin 20-30 paino-%, tavallisesti, noin 27 paino-% kiinteitä aineita ja tarkemmin määriteltynä 5-5,5 paino-% Ai, 9-13 paino-% Cl, 0,8-4 25 paino-% SO^ ja 0,5-1 paino-% Na. Liuos sisältää edullisesti veden lisäksi noin 5,4 paino-% Ai, noin 9,0 paino-%

Cl, noin 2,5 paino-% SO^ ja noin 0,5 paino-% Na.

Paitsi että tämän keksinnön mukaisesti valmistettu flokkulointiaine on erittäin tehokas vedenpuhdistuksessa 30 ja paperin hartsiliimauksessa, se eroaa muista vastaavista tunnetuista tuotteista suuremman klooripitoisuuden osalta. Keksinnölle ominaista uutta on kuitenkin se tapa, jolla flokkulointiaine valmistetaan, ja myös ne erikoiset lähtöaineet, joita valmistuksessa käytetään, mikä tekee 35 mahdolliseksi tehokkaan flokkulointiaineen saamisen halvalla tavalla samalla, kun eliminoidaan vaikea ympäristöongelma ja hyödynnetään ympäristölle haitallista jätettä.

II

7631 1

Alumiinin peittauksessa alkalisessa peittauskylvyssä, esim. alumiinin anodisoinnin yhteydessä, saadaan nimittäin suuria määriä käytettyä peittausliuosta, joka ympäristön kannalta on hankala hävittää senkin jälkeen, kun se on 5 neutraloitu, esim. rikkihapolla tai alumiinisulfaatilla, johtuen epäpuhtauksien saostumisesta kylvyssä lietteen muodossa. Ennen neutralointia voidaan käytetyn peittauskylvyn sanoa periaatteessa koostuvan natriumaluminaattiliuoksesta, joka neutraloinnin jälkeen rikkihapolla tai alumiinisulfaa-10 tiliä muodostaa lietteen, joka koostuu alumiinihydroksidin ja alumiinisulfaatin neutraalista seoksesta. Lietteen kuiva-ainepitoisuus on yleensä 15-40 paino-% ja se sisältää veden lisäksi noin 5-15 paino-% Ai, noin 2-4 paino-% Na ja noin 3-10 paino-% SO^. Tavallisesti liete esiintyy 15 17-18 paino-%risen vesisuspension muodossa tai suotokakku- na, jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 35-40 paino-%.

Nyt on keksitty menetelmä yllä kuvatun ympäristöä saastuttavan jätelietteen hyödyntämiseksi antamalla sen reagoida suolahapon kanssa flokkulointiaineen muodostami-20 seksi.

Keksinnön tunnusmerkit käyvät ilmi jäljempänä ole-vistä patenttivaatimuksista.

Keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi käytetään lähtöaineena suolahappoa vesipitoisen liuoksen muo-25 dossa, jonka HCl-pitoisuus on noin 25-35 paino-% ja edullisesti noin 30 paino-%. Suolahapon lisäksi sisältyy yllä määritelty liete yhtenä aineosana lähtömateriaaliin. Kuten yllä on mainittu, voi lietteen yleisesti sanoa koostuvan alumiinihydroksidin ja alumiinisulfaatin neutraalista seok-30 sesta. Tietyn osan lietteen alumiinihydroksidisisällöstä voi muodostaa alumiinihydroksidipulveri, joka on lisätty erikseen lietteeseen. Tällainen alumiinihydroksidin lisäys lietteeseen tehdään ennen kaikkea tarkoituksena nostaa alumiinipitoisuutta, kun alkuperäinen alumiinipitoisuus 35 on alhainen. Lisätty alumiinihydroksidin määrä nousee kor- 4 76311 keintaan 10 paino-%:iin, edullisesti korkeintaan 5 paino-%:iin lietteestä laskettuna. Koska lisätyllä alumiinihydroksidilla on tarkoitettu vain tarvittaessa säädettävän lietteen alumiinipitoisuutta, ei alumiinihydroksidia las-5 ketä tässä yhteydessä erityisesti lähtömateriaalin aineosaksi, vaan sen lasketaan kuuluvan lietteeseen.

Molemmat yllä mainitut aineosat, suolahappo ja liete saatetaan keksinnön mukaisesti reagoimaan keskenään tarkoin määrätyissä olosuhteissa ja tarkoin määrätyissä suh-10 teissä. Tarkemmin sanottuna sekoitetaan noin 100-150 paino-osaa, edullisesti noin 130 paino-osaa suolahappoa, 100 %:isena HCl:na laskettuna, noin 140-200 paino-osaan, edullisesti noin 160-190 paino-osaan lietettä, laskettuna lietteen kiintoainepitoisuudesta, joka käsittää mahdolli-15 sesti lisätyn alumiinihydroksidin, ja näitä aineosia kuumennetaan noin 80°C:n ja seoksen kiehumispisteen (tavallisesti noin 105°C) välisessä lämpötilassa, yhteensä noin 3-15 tunnin ajan, jolloin reaktioajan lopussa suspendoitu materiaali on pääasiassa saatettu liuokseen. Keksinnössä 20 on edullista työskennellä lämpötila-alueella 90-100°C ja kaikkein mieluiten noin 95-100°C:ssa. Reaktioaika on edullisesti noin 4-8 h, kaikkein mieluiten noin 4-6 h. Keksinnön mukaisessa reaktiomenettelyssä on edelleen sopivaa lisätä liete kahdessa vaiheessa, jolloin pienempi osa liet-25 teestä lisätään ensimmäisellä kerralla ja pääosa lietteestä lisätään toisella kerralla, kun ensimmäinen osa on saatettu liuokseen. Yllä mainitut reaktioajat tarkoittavat kummankin vaiheen koko yhteenlaskettua aikaa. Tämän keksinnön menetelmän mukaisesti saatu valmis tuote on olen-30 naisesti kyllästetty polyalumiinikloridin vesiliuos, jon ka kiintoainepitoisuus on noin 20-30 paino-% ja alumiini-pitoisuus noin 5,5-6 paino-%. Kuten johdannossa mainittiin, valmistettu tuote on käyttökelpoinen flokkulointi-aineena, jota käytetään vedenpuhdistustekniikassa ja pa-35 perin hartsiliimauksessa.

s 76311

Keksinnön ymmärtämisen helpottamiseksi annetaan seuraavassa eräitä valaisevia, mutta ei rajoittavia esimerkkejä. Esimerkeissä on kaikki osat ja prosenttiluvut laskettu painosta, ellei toisin ole mainittu.

5 Esimerkki 1

Lasiastiaan, joka oli varustettu lämmityslaitteella ja sekoittajalla, panostettiin 420 g 31 %:ista suolahappoa, 200 g sulfaattipitoista, alumiinihydroksidia sisältävää lietettä, jonka kuiva-ainepitoisuus oli noin 18 pai-10 no-% ja joka oli saatu neutraloimalla alkalista peittauskylpyä alumiinin anodisoinnissa. Lietteellä oli seuraava analyysi:

Ai noin 5 paino-%, Na noin 2 paino-% ja SO^ noin 4 paino-%. Lietteeseen lisättiin sitäpaitsi 50 g alumiinihydroksidia 15 (A1(0H)3.3H20).

Yllä esitettyä seosta pidettiin sekoittaen noin 6 tuntia 100°C:ssa. Tällöin saatiin olennaisesti kirkas liuos. Tämän jälkeen lisättiin vielä noin 600 g yllä esitettyä lietettä ja sekoitusta ja kuumennusta jatkettiin 20 noin 7 tuntia, kunnes oli saatu olennaisesti kirkas liuos.

Valmistettua tuotetta käytettiin menestyksellä paperin hartsiliimauksessa.

Esimerkki 2

Esimerkissä 1 kuvattuun laitteistoon panostettiin 25 420 g 31 %:ista suolahappoa ja 400 g sulfaattipitoista, alumiinihydroksidia sisältävää lietettä, joka vastasi esimerkin 1 lietettä paitsi, että kuiva-ainepitoisuus oli noin 28 paino-% ja että analyysi antoi seuraavat arvot:

Ai noin 10 paino-%, Na noin 3,5 paino-% ja SO^ noin 7 30 paino-%. Ottaen huomioon lietteen suuren alumiinipitoisuu- den ei alumiinihydroksidin erillinen lisääminen ollut tarpeen tässä tapauksessa.

Yllä esitettyä seosta kuumennettiin sekoittaen noin 102°C:ssa noin 3 tuntia, kunnes oli saatu olennaisesti 35 kirkas liuos.

6 76311 Tämän jälkeen lisättiin vielä 400 g lietettä, jonka muodosti esimerkissä 1 käytetty liete ja koko seosta kuumennettiin sekoittaen vielä noin 2 tuntia 100°C:ssa, minkä jälkeen reaktio oli päättynyt.

5 Valmistettu tuote osoitti hyviä ominaisuuksia flok- kulointiaineena vedenpuhdistuksessa ja paperin hartsilii-mauksessa.

Esimerkki 3

Esimerkissä 1 esitettyyn laitteistoon panostettiin 10 420 g 31 %:ista suolahappoa ja 250 g sulfaattipitoista, alumiinihydroksidia sisältävää lietettä, joka vastaisi edellisten esimerkkien lietettä, mutta jonka kuiva-ainepitoisuus oli noin 36 paino-% ja analyysi osoitti noin 14 paino-%:n Al-pitoisuutta, noin 3 paino-%:n Na-pitoisuutta 15 ja noin 8 paino-%:n S04~pitoisuutta. Seosta kuumennettiin sekoittaen noin 100°C:ssa noin 3 tuntia, kunnes oli saatu olennaisesti kirkas liuos.

Tämän jälkeen lisättiin 550 g esimerkissä 1 käytettyä lietettä ja sekoitusta ja kuumennusta jatkettiin noin 20 3 tuntia 103°C:ssa, kunnes reaktio oli päättynyt.

Saatu tuote osoitti hyviä ominaisuuksia käytettäessä sitä flokkulointiaineena vedenpuhdistuksessa ja paperin hartsiliimauksessa.

Esimerkki 4 25 Esimerkissä 1 esitettyyn laitteistoon panostettiin 420 g 31 %:ista suolahappoa ja 600 g lietettä, jota käytettiin ensimmäisessä vaiheessa esimerkissä 2. Sekoitusta kuumennettiin noin 4 tuntia 102°C:ssa. Tämän jälkeen seos laimennettiin noin 200 g:11a vettä, joka sekoitet-30 tiin mukaan 30 minuutin aikana. Vesilisäys suoritettiin reaktiotuotteen alumiinipitoisuuden saattamiseksi alle 6 paino-%:n, koska yli noin 6 paino-%:n alumiinipitoisuus antaa epästabiilin tuotteen, joka kiteytyy helposti.

h 7 76311

Esimerkki 5

Esimerkissä 1 esitettyyn laitteistoon panostettiin 420 g 31 %:ista suolahappoa ja 450 g lietettä, jota käytettiin esimerkin 3 ensimmäisessä vaiheessa. Seosta kuu-5 mennettiin sekoittaen 102°C:ssa noin 5 tuntia. Tämän jälkeen lisättiin 350 g vettä, joka sekoitettiin mukaan 30 minuutin aikana.

Saatua tuotetta käytettiin hyvällä tuloksella flok-kulointiaineena vedenpuhdistuksessa ja paperin hartsilii-10 mauksessa.

Claims (7)

8 76311

1. Menetelmä flokkulointiaineen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että käytettyä alkalista alumiini- 5 peittauskylpyä neutraloidaan saostuman muodostamiseksi, joka erotetaan lietteen muodossa, ja että laskettuna lietteen kiintoainepitoisuudesta, 140-200 paino-osaa tätä sul-faattipitoista, alumiinihydroksidia sisältävää lietettä sekoitetaan 100-150 paino-osan kanssa suolahappoa, lasket-10 tuna 100 %:isena HCl:na, ja että vesipitoista seosta kuumennetaan noin 80°C:n ja seoksen kiehumispisteen välisessä lämpötilassa kokonaisajan ollessa noin 3-15 h.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seosta kuumennetaan lämpötilassa 15 95-100°C.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seosta kuumennetaan 4-6 tunnin ajan.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetel-20 mä, tunnettu siitä, että liete on saatu neutraloimalla peittauskylpy alumiinisulfaatilla.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lietteen kiintoainepitoi-suus on 15-40 paino-%.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että liete sisältää veden lisäksi 5-15 paino-% Ai, 2-4 paino-% Na ja 3-10 paino-% SO^.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liete käsittää enintään 30 10 paino-% lisättyä alumiinihydroksidia. Il