HU215758B

HU215758B - Alumínium-poliklorid vagy poliklór-szulfát és vassótartalmú készítmény, eljárás előállítására és eljárás víz kezelésére

Info

Publication number: HU215758B
Application number: HU9401551A
Authority: HU
Inventors: Sylvain Danda; Magnus Kvant; Yvette Pescher
Original assignee: Kemrhone France
Priority date: 1993-05-24
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 1999-02-01
Also published as: CZ125194A3; EP0626347B1; US5597510A; FR2705661A1; BR9402046A; US5587086A; DE69432198D1; HU9401551D0; FR2705661B1; EP0626347A1; SK59694A3; ATE233718T1; HUT73589A

Description

A találmány tárgya egy vagy több bázisos alumíniumpolikloridot vagy poliklór-szulfátot, egy vagy több vasvegyületet és egy vagy több sót tartalmazó készítmény, eljárás a készítmény előállítására és eljárás víz kezelésére.

A találmány vonatkozik az ilyen készítmények koagulálószerként történő alkalmazására és vizes közegek kezelésére, főként víztisztításra.

Ismeretes, hogy a különböző vízkezelési eljárások során (felszíni vizek, ipari és egyéb szennyvizek kezelésénél) lényegében először eltávolítják a szuszpendált részeket gravitáción alapuló dekantálással (kiülepítéssel), majd a felülúszó tisztított vizeket kinyerik és szűrik.

A kiülepítés körülményeinek javítására, tehát a kezelt víz minőségének javítására régóta alkalmaznak koagulálószereket, ilyenek például a vas(II), a vas(III) vagy az alumínium kloridjai, szulfátjai vagy klór-szulfátjai.

Bár valamennyi említett szer hatékony, az utóbb említett szerek alkalmazásával nem oldhatók meg bizonyos, a kezelt víz minőségére vonatkozó egyre szigorúbb szabályozással kapcsolatos problémák. így például a vasvegyületek, főként a vas(III)vegyületek nagyon alkalmasak a szulfidok oldhatatlanná tételére, azonban az a hátrányuk, hogy a kezelt vizet elszínezik. Ezzel szemben az alumínium alapú koagulálószerek alkalmazásával a víz nem különösebben színeződik el, ezzel azonban nem lehet teljesen eltávolítani a szulfidokat.

A flokkulálást és dekantálást alkalmazó vízkezelési eljárások javított változata szerint az említett két típusú koagulálószert ugyanabban az eljárásban használták. Ezeknek az eljárásoknak a gyakorlatban történő megvalósítása azonban nagyon bonyolult. Egyrészt ugyanis több koagulálószer-forrást kell igénybevenni, másrészt azonban meghatározott határidőket kell betartani az egyes koagulálószerek adagolása között, annak érdekében, hogy az együttes alkalmazásukból eredő szinergens hatást kifejthessék.

Ismeretes a két koagulálószert tartalmazó oldatok alkalmazása is. Azt tapasztaltuk azonban, hogy az ilyen elegyek nem stabilak és néhány órán, legfeljebb néhány napon belül csapadék vagy gél jelenik meg.

Ezért az elegyek szivattyúzása a vízkezelés során bonyolult és nehéz a koagulálószemek a közegbe történő pontos adagolása vagy szabályozása. Következésképpen a nehézségeket úgy lehet elkerülni, ha az oldatokat kevéssel a felhasználásuk előtt készítik el. Ez természetesen komoly hátrányt jelent.

Találmányunk célja tehát az említett hátrányok kiküszöbölése.

Találmányunk tárgya tehát egyrészt egy vagy több alumínium alapú, pontosabban bázisos alumínium-poliklorid vagy poliklór-szulfát alapú koagulálószert és egy vagy több vas alapú koagulálószert tartalmazó, időben stabil készítmény.

Találmányunk vonatkozik a készítmény előállítására szolgáló eljárásra is.

Végül találmányunk tárgya vízkezelési eljárás az említett készítmény alkalmazásával.

Találmányunk azon a meglepő felismerésen alapul, hogy ha egy alkálifém- és/vagy alkáliföldfém-halogenid típusú sót adagolunk az említett két koagulálószert tartalmazó elegyhez, akkor az az elegy megfelelő stabilizálását eredményezi. Nem tapasztaltunk csapadékmegjelenést több hónapos tárolás után sem.

Ebből az következik, hogy a vízkezelési eljárás lényegesen egyszerűsödik az ismert eljárásokhoz képest, amely eljárások a találmány szerinti készítményben is szereplő kétfajta koagulálószert használják fel.

A találmányunk szerinti készítmény felhasználásával többé nem szükséges több szükséges koagulálószert tartalmazó elegyet használni sem a felhasználás során, amikor a két vegyületet egymás után alkalmazzák, sem tárolás során, abban az esetben, amikor az eljárás során a két vegyületet tartalmazó elegyet használják fel, amelyet kevéssel a felhasználás előtt lehet csak elkészíteni.

Találmányunk tárgya tehát egy vagy több bázisos alumínium-polikloridot vagy poliklór-szulfátot, egy vagy több vas(II)- és/vagy vas(III)vegyületet tartalmazó készítmény, amelyre jellemző, hogy tartalmaz egy vagy több alkálifém- és/vagy alkáliföldfém-halogenidsót is.

Találmányunk tárgya továbbá eljárás az említett készítmény előállítására, amelyre jellemző, hogy egy vagy több alumíniumvegyületet, így bázisos alumínium-polikloridot vagy poliklór-szulfátot, egy vagy több vas(II)- és/vagy vas(III)vegyületet, amelyek közül egyiket és/vagy a másikat előzetesen egy vagy több alkálifém- és/vagy alkáliföldfém-halogenidsóval összekevertünk, elegyítünk.

Találmányunk vonatkozik az említett készítmény felhasználásával végzett vízkezelési eljárásra is.

A következőkben részletesen ismertetjük találmányunk előnyeit és találmányunkat példákkal is bemutatjuk, bár nem kívánjuk azokra korlátozni.

Találmányunk tárgya tehát egy egy vagy több bázisos alumínium-polikloridot vagy poliklór-szulfátot, egy vagy több vasvegyületet és egy sót tartalmazó készítmény.

A találmány szerinti készítmény előnyösen oldat, amely stabil és szivattyúzható.

A készítményhez alkalmazott oldószer előnyösen víz.

Bázisos alumínium-polikloridon vagy poliklór-szulfáton az I általános képletű

-[Al_n(OH)_mCl_3n__m__2k(SO₄)_k)j [H₂O]_z I vegyületeket értjük. A képletben n, m és k pozitív számok,

3n-m-2k pozitív, z értéke 1 vagy 1-nél nagyobb egész szám, k értéke 0 és 0,4 χ n közötti.

Találmányunk egyik megvalósítási módja szerint a készítmény egy vagy több olyan alumíniumvegyületet tartalmaz, amelyben a k koefficiens értéke 0.

Előnyösen a találmány szerinti készítmény egy olyan alumíniumvegyületet tartalmaz, amelyben a k koefficiens értéke 0.

Az egyszerűség kedvéért a leírásunk további részében alumínium-polikloridnak hívjuk mind a bázisos alumínium-polikloridokat, mind pedig a bázisos alumínium-poliklór-szulfátokat.

HU 215 758 Β

Az alumíniumtartalmú vegyület bázikussága, amely az OH-csoportok száma osztva háromszor az alumíniumatomok számával százalékban kifejezve, vagyis (m/3n)x 100, 10 és 80% közötti.

Előnyös, ha a vegyület bázikussága 20 és 80% közötti.

A találmányunk egyik megvalósítási módja szerint az alumínium-poliklorid alumíniumtartalma A1₂O₃ban kifejezve <22%. Előnyös, ha ez a tartalom 5 és 22% közötti. Különösen előnyösen ez a tartalom 10 és 22% közötti.

Megjegyezzük, hogy az alumínium-polikloridok jól ismert vegyületek, ugyancsak ismert a vegyületek előállítási eljárása. Ezek a vegyületek több szabadalomban szerepelnek, lásd például az US-3,929,666, az FR-2,534,897 és az FR 2,584,699 számú szabadalmi leírásokat.

Amint már korábban említettük, a találmány szerinti oldat tartalmaz egy vagy több vas(II) és/vagy vas(III) vegyületet is.

Találmányunkhoz megfelelnek a koagulálószerként szokásosan használt vasvegyületek. így például megemlíthetjük a vas(II)- vagy vas(III)-kloridokat és -szulfátokat. A vastartalmú vegyületeket előnyösen a vas(II)- és (Ill)-kloridok és a vas(III)-klór-szulfátok közül választjuk.

Találmányunk egyik előnyös megvalósítása szerint a találmány szerinti készítmény vas(III)tartalmú vegyületet tartalmaz. A készítményben az alumínium-poliklorid és a vastartalmú vegyület aránya olyan, hogy az alumínium: vas arány 1 és 50% közötti (az elemek tömegében kifejezve fémformában).

Előnyösen ez az arány 10 és 30%, különösen előnyösen 10 és 20% közötti.

A találmány szerinti készítmény tartalmaz továbbá egy alkálifém- és/vagy alkáliföldfém-halogenidsót.

A találmányhoz leginkább megfelelő sók a kloridok.

Előnyösen alkalmazhatók az alkálifém, például a nátrium-, káliumsók, külön-külön vagy keverve is.

Az említett sókoncentráció a készítményben tág határok között változhat, legfeljebb az a koncentráció, amely a sókban telített elegy kialakításához szükséges.

Tájékoztatásul, de semmi esetre sem erre korlátozva, megjegyezzük, hogy a só mennyisége a készítmény tömegének 10-40 tömeg%-a.

Általában az említett sók koncentrációja függ a találmány szerinti készítményben az összes vas- és alumíniumtartalomtól. Minél nagyobb ez a tartalom összesen, annál kisebb a sókoncentráció.

Találmányunk egyik előnyös megvalósítási módja szerint azonban a készítményben a sókoncentráció és 1 és 5 mol/1 közötti.

A találmány szerinti készítmény tartalmazhat továbbá adalékanyagokat is, így például habzásgátló szereket vagy flokkuláló polielektrolitokat. Polielektroliton olyan szerves polimereket értünk, amelyek molekulatömege általában > 1 vagy néhány millió.

Bármilyen típusú polielektrolit megfelel a találmányhoz. így például alkalmazhatunk nemionos vagy kationos vegyületeket.

Az ilyen vegyületek közül példaként megemlítjük a poliakril-amidokat, az etilén-polioxidokat, a polivinilpirrolidonokat, a polivinil-alkoholokat, a semleges vagy kvatemer poliaminokat, a poliamino-akrilátokat, a poliamino-metakrilátokat, a poliamino-akril-amidokat és a poliamino-metakril-amidokat. Egyéb vegyületek használhatók azonban. Az említett vegyületeket alkalmazhatjuk önmagukban vagy keverékben.

A találmány szerinti készítmény flokkulálást elősegítő tartalma 0-2 tömeg%. Előnyösen a polielektrolittartalom 0-1 tömeg%.

A következőkben ismertetjük a találmányunk szerinti készítmény egyik lehetséges előállítási módját. Az eljárást úgy végezzük, hogy egy vagy több alumíniumvegyületet, így bázisos alumínium-polikloridot vagy poliklór-szulfátot, és egy vagy több vas(II)- és/vagy vas(III)vegyületet összekeverünk, oly módon, hogy az alumíniumvegyületek és/vagy a vas(II)- és/vagy a vas(III)vegyületet előzetesen egy vagy több alkálifém- és/vagy alkálifoldfém-halogeniddel összekeverjük.

Megjegyezzük, hogy az alumíniumtartalmú és a vastartalmú vegyületet alkalmazhatjuk önmagukban vagy oldat formájában. Ez utóbbi megoldás előnyösebb.

Oldat esetén az oldószer előnyösen víz.

A találmány szerinti készítmény előállítására szolgáló eljárás első változata tehát abból áll, hogy összekeverjük az alumíniumtartalmú vegyületet, amelyet a fentiekben definiáltunk és egy vagy több fent említett sót, majd a keveréket elegyítjük a vastartalmú vegyülettel.

A második változat abból áll, hogy az előzőekkel szimmetrikus módon egy vagy több említett sót összekeverünk a vastartalmú vegyülettel, és azután keveijük hozzá a vas- és alumíniumtartalmú vegyületeket.

Végül úgy is eljárhatunk, hogy külön elkészítjük az egy vagy több alumíniumvegyület és az említett só keverékét, és külön az egy vagy több vasvegyület és a só keverékét, majd a két kapott elegyet összekeverjük.

Megjegyezzük, hogy az első elegyben felhasznált só vagy sókeverék lehet azonos vagy eltérő a második keverékben használttól.

A készítményt előnyösen a harmadik eljárásváltozat szerint állítjuk elő.

A vastartalmú vegyületet és az alumíniumtartalmú vegyületet, amelyeket valamely említett változat szerint már a sóval is összekevertünk, összekeverhetjük oly módon, hogy az elsőt adjuk a másodikhoz vagy fordítva. Ugyancsak elvégezhetjük a két vegyület egyidejű adagolását.

Előnyösen a vastartalmú vegyületet adagoljuk az alumíniumtartalmú vegyülethez.

Abban az esetben, amikor a találmány szerinti készítmény valamely említett adalékanyagot is tartalmaz, az adalékanyagokat adagolhatjuk a vas- és alumíniumvegyület összekeverése előtt vagy után.

A különböző komponensek mennyiségét és koncentrációját aszerint választjuk meg, hogy az megfeleljen a találmány szerinti készítményhez szükséges mennyiségeknek.

A vas- vagy alumíniumvegyületet tartalmazó elegyet az említett sóval, másrészt az így előállított ele3

HU 215 758 Β gyek összekeverését általában keverés közben végezzük. A keverés időtartama általában 5-60 perc.

Hagyományosan a találmány szerinti készítmény előállítási eljárásának valamennyi lépését a szobahőmérséklet körüli hőmérsékleten végezzük.

Találmányunk vonatkozik a találmány szerinti készítmény alkalmazásával végzett vizes közegek kezelésére szolgáló eljárásra is.

Ezt az ilyen területen szokásosan alkalmazott módon végezzük. Tehát a vízbe keveijük a koagulálószert, esetünkben a találmány szerinti készítményt, olyan mennyiségben, hogy a vízkezelés után a kívánt jellemzőkkel rendelkezzen.

A pH, amelynél a műveletet végezzük, a kezelendő víz minősége függvényében változhat, előnyös általában 5 és 10 közötti.

A vízkezelés hőmérséklete általában szobahőmérséklet körüli.

A vízkezelési eljárásokban általában több fázist tapasztalhatunk, ezek egymástól főként a kezelendő közeg keverésének a sebességében térnek el. így például anélkül, hogy korlátoznánk magunkat, megemlítjük, hogy az első fázis, amelyre erős keverés jellemző, a koagulálószer hozzáadásából áll. A második időszakban a keverési sebességet csökkentjük, hogy lehetővé tegyük a koagulálást. Végül az utolsó fázisban a víz-koagulálószer keveréket pihentetjük, hogy a részecskék leülepedjenek. A vizet azután leszívatjuk, és azt adott esetben egyéb klasszikus módon tisztítjuk, például biológiai nitrifikálást, denitrifikálást végzünk, vagy azt kémiai vagy biokémiai úton oxidáljuk.

A következőkben találmányunkat néhány példán keresztül is bemutatjuk, de nem kívánjuk azokra korlátozni.

7. példa

A példában a találmány szerinti készítmény előállítását mutatjuk be.

1. keverék: - 50 g alumínium-poliklorid, amelynek Al₂O₃-tartalma 11%, bázikussága 76,7%

A vegyület a következő képletnek felel meg:

- [A1(OH)_{2 3}C1_{O 7}] [H₂O]_{20 7}- 5,55 g NaCl

A vegyületeket szobahőmérsékleten összekeveijük, átlátszó oldatot kapunk.

2. keverék: - 50 g vas(III)-klorid oldat, amely 41% FeCl₃-at tartalmaz vízben

- 6,45 g NaCl

A találmány szerinti készítményt úgy állítjuk elő, hogy 5 keverés közben a 2. számú keveréket az 1. számú keverékhez adagoljuk. A készítmény 12 hónapos tárolás után is stabil.

2. példa

Az 1. példát ismételjük meg, azzal az eltéréssel, hogy a készítménybe 5%o polielektrolitot (FL1840 kationos polimer) is adagolunk.

Az előző példában ismertetett 1. és 2. számú elegyet összekeverjük, majd amikor a két keverék homo15 gén és átlátszó oldatot eredményez, hozzáadjuk a polielektrolitot.

Átlátszó vizes oldatot kapunk, 12 hónapos tárolás után sem tapasztalunk semmilyen csapadékkiválást.

3. példa

A példában az 1. példa szerint előállított készítmény alkalmazását mutatjuk be.

Flokkulációs vizsgálatot végzünk 1 literes, keverővei ellátott főzőpohárban. A keverőmotor a keverés minden fázisa alatt állandó sebességgel forog, a rendszerhez tartozik még egy óra és egy a keverés sebességét és időtartamát szabályozó rendszer.

A vizsgálatot a következő eljárással végezzük:

1. Gyorskeverési fázis (a keverés sebessége 350 ford/ perc), ez 60 mp-ig tart, ez alatt adagoljuk a készítményt. A kezelendő közegbe adagolt mennyiséget mikropipettával szabályozzuk.

2. Lassú keverési fázis (sebesség: 30 ford/perc), ez 10 percig tart, ez alatt az idő alatt megy végbe a flokkulálás.

3. Pihenési fázis: (keverés nélkül) ez ugyancsak 10 percig tart, ez alatt az idő alatt a szuszpenzióban lévő anyagok dekantálódnak.

Az utolsó lépés után mintát veszünk.

A szuszpenzióban lévő anyagot (MES) az NF

T90-105 szabvány szerint határozzuk meg.

A kémiai oxigén igényt (DCO) a HACH által forgalmazott DR 2000 jelű készülékkel határozzuk meg. Az alkalmazott eljárás szerint a forgalmazó cég ajánlását betartva UV-látható tartományban abszorpciót mérünk, miután a vizsgálandó elegyet oxidációval kezeltük.

Az eredményeket az 1. táblázatban foglaljuk össze.

7. táblázat

	koagulálószer	dekantált víz
minősége	dózisa	PH	D.C.O.	M.E.S.
kezeletlen víz	-	-	9,05	712	183
kezelt víz	1. példa	23	8,96	516	48
kezelt víz	1. példa	61	8,85	486	36
kezelt víz	1. példa	122	8,73	44	24

A dózist μΐ koagulálószer/liter kezelendő víz egységben fejezzük ki.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Egy vagy több bázisos alumínium-polikloridot vagy poliklór-szulfátot, egy vagy több vas(II)- és/vagy vas(III)vegyületet tartalmazó készítmény, azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy vagy több alkálifém- és/vagy alkáliföldfém-halogenidsót is.
2. Az 1. igénypont szerinti készítmény, azzaljellemezve, hogy oldat formájú, ahol az oldószer előnyösen víz.
3. A 2. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy egy vagy több (I) általános képletű

-[Al_n(OH)_mCl_3n__{m 2k}(SO₄)_k][H₂O]_z (I) bázisos alumínium-polikloridot vagy poliklór-szulfátot tartalmaz, a képletben n, m és k pozitív számok,

3n-m-2k pozitív, z értéke 1 vagy 1-nél nagyobb egész szám, k értéke 0 és 0,4 χ n közötti.
4. A 3. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy egy vagy több olyan bázisos alumíniumpolikloridot vagy poliklór-szulfátot tartalmaz, amelyben az (m/3n)x 100 arány 10 és 80%, előnyösen 20 és 80% közötti.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy a k koefficiens 0.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy egy vagy több olyan bázisos alumínium-polikloridot vagy poliklór-szulfátot tartalmaz, amelyben az alumíniumtartalom Al₂O₃-ban kifejezve legfeljebb 22%, előnyösen 5-22%, különösen előnyösen 10-22%.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy egy vagy több vas(II)és/vagy vas(III)tartalmú vegyületet tartalmaz, a vas(II)és/vagy vas(III)-kloridok, -szulfátok és a vas(III)-klórszulfátok közül.
8. A 7. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy vastartalmú vegyületként vas(III)-kloridot tartalmaz.
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy a készítményben az Al/Fe arány 1 és 50 tömeg% közötti (a fém tömegében kifejezve), előnyösen 10-30 tömeg% közötti, különösen előnyösen 10-20 tömeg% közötti.
10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy egy vagy több alkálifémés/vagy alkáliföldfém-kloridot tartalmaz.
11. A 10. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy a sókoncentráció legfeljebb az a koncentráció, amely a telített készítmény eléréséhez szükséges, előnyösen 1 és 5 M közötti.
12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy flokkuláló polielektrolitot is.
13. A 12. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy 0-2 tömeg%, előnyösen 0-1 tömeg% flokkuláló polielektrolitot tartalmaz.
14. Eljárás az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti készítmény előállítására, azzal jellemezve, hogy egy vagy több alumíniumvegyületet, így bázisos alumínium-polikloridot vagy poliklór-szulfátot, egy vagy több vas(II)- és/vagy vas(III)vegyületet, amelyek közül egyiket és/vagy a másikat előzetesen egy vagy több alkálifém- és/vagy alkálifoldfém-halogenidsóval összekevertünk, elegyítünk.
15. Eljárás víz kezelésére, azzal jellemezve, hogy a vizet egy az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti készítménnyel összekeverjük.