JP2020050540A - 高塩基性塩化アルミニウムおよびその製造方法 - Google Patents
高塩基性塩化アルミニウムおよびその製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 塩基度が７５％〜９５％という高塩基性塩化アルミニウムおよびそれを用いた浄水用凝集剤を提供し、残存Ａｌの低減と共に、微粒子数の低減、Ｅ２６０値の低減をも可能な凝集剤を提供する。【解決手段】 組成が、Ｍ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．８〜２．２（Ｍはアルカリ金属のモル数を示す）、Ｅ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３（Ｅはアルカリ土類金属のモル数を示す）、Ｃｌ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝１．０〜３．０、ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３５であり、塩基度が７５％〜９５％であることを特徴とする高塩基性塩化アルミニウムおよびその製造方法、ならびに高塩基性塩化アルミニウムを水にＡｌ２Ｏ３換算で８重量％〜１２重量％含むことを特徴とする水処理用凝集剤組成物。【選択図】 なし
Description
本発明は、高塩基性塩化アルミニウム、それを含む水処理用凝集剤組成物およびその製造方法に関する。
近年、飲料水中のアルミニウムに関して濃度規制が行われるようになり、世界保健機構（ＷＨＯ）の飲料水水質ガイドラインでは、０．２ｍｇ／Ｌ、米国環境保護庁の安全飲料水法第二種飲料水規制では０．０５〜０．２ｍｇ／Ｌ（暫定）、欧州連合の飲料水水質基準ではガイドレベルを０．０５ｍｇ／Ｌ、最大許容濃度を０．２ｍｇ／Ｌと定めている。
一方、日本においても厚生労働省が定めた水道水質に関する基準の快適水質項目にＡｌが示され、その目標値を０．２ｍｇ／Ｌ以下と定めている。
河川水から飲料水とするためには、通常塩基性塩化アルミニウムによる浄水用凝集剤を使用することが多く、この塩基性塩化アルミニウムは、一般的に、加圧下で塩酸とアルミニウム水和物を反応させて、塩基性塩化アルミニウムとし、これに硫酸又は水溶性硫酸塩を添加し含硫酸塩塩基性塩化アルミニウム（ＰＡＣ）が製造されている。塩基度は４０％〜６０％である。
また塩基度を上げ凝集性能を向上させる製法として、特許文献１（特許６１８６５２８）に開示されている方法がある。すなわち塩基性塩化アルミニウムにアルカリ（炭酸ナトリウム、アルミン酸ソーダなど）を加えゲル化させたのち、このゲルを塩基性塩化アルミニウム溶液に加え溶解して高塩基性塩化アルミニウムを得る方法である。この場合７３％程度の高塩基度の塩基性塩化アルミニウム得られることが示されている。この方法を以下ゲル法と称する。
塩基度を上げ凝集性能を向上させた高塩基性塩化アルミニウム凝集剤は河川水の変動による凝集特性のバラつきが少ないという利点があり、塩基度を極限にまで高めることで残存Ａｌ等の低減が可能な凝集剤とすることが期待できるものの、特許文献１の発明では、塩基性塩化アルミニウムの塩基度を高めて行くときに、塩基度が７５％を超えると急激に増粘するという問題点がある。
また最近では、飲料水の水質基準がさらに厳しくなり、有機成分の含有量ができるだけ小さく（Ｅ２６０の値により評価）、クリプトスポリジウム、ピコプランクトンなどの生物由来の微粒子（微粒子数の個数により評価）の値が極めて低いことが望まれている。
発明者らは、鋭意努力を重ね、前記アルミナゲル法の改良について検討した結果、アルミナゲル化に際しての原料の塩化アルミニウム第一溶液中のＳＯ４の含有量、アルミナゲルを溶解するための塩化アルミニウム第二溶液中のＳＯ４の含有量を、共にＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３のモル比で０〜０．１とすること、溶解後の塩基性塩化アルミニウム溶液に炭酸アルカリを添加し反応を完結させ塩基度を７５％〜９５％に高めること、これらの溶解熟成を４０℃〜８０℃の加温下で行うこと、により、高塩基度にもかかわらず極めて安定した高塩基性塩化アルミニウム溶液が得られることを見出し、本発明を完成した。
そして、得られた高塩基性塩化アルミニウムを凝集剤として使用することにより、処理後の浄水中の残存Ａｌ濃度、微生物由来の微粒子数、および有機物の含有量を示すＥ２６０値を、いずれも顕著に低下させることに成功した。
本発明の目的は、このような高塩基性塩化アルミニウムおよびそれを用いた浄水用凝集剤を提供し、残存Ａｌの低減と共に、微粒子数の低減、Ｅ２６０値の低減をも可能な凝集剤を提供することにある。
すなわち本発明は、組成が、Ｍ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．８〜２．２（Ｍはアルカリ金属のモル数を示す）、Ｅ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３（Ｅはアルカリ土類金属のモル数を示す）、Ｃｌ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝１．０〜３．０、ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３５であり、塩基度が７５％〜９５％であることを特徴とする高塩基性塩化アルミニウムである。
また本発明は、前記塩基度が８０％〜９０％であること前記記載の高塩基性塩化アルミニウムであることを特徴とする。
また本発明は、さらにＳｉ化合物をＳi／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．００１〜０．１含むことを特徴とする。
さらにまた本発明は、前記記載の高塩基性塩化アルミニウムを水にＡｌ２Ｏ３換算で８重量％〜１２重量％含むことを特徴とする水処理用凝集剤である。
さらにまた本発明は、
（１）ＳＯ４含有量（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比））が０〜０．１であり塩基度４０％〜６５％の塩基性塩化アルミニウム第一溶液を、アルカリ溶液と反応させアルミナゲルを生成させる第一工程と、
（２）第一工程で得られるアルミナゲルを、ＳＯ４含有量（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比））が０〜０．１であり塩基度４０％〜５５％の塩基性塩化アルミニウム第二溶液に、４０℃〜８０℃で添加し溶解する第二工程と、
（３）第二工程で得られる溶液に炭酸アルカリを添加し塩基度７５％〜９５％の塩基性塩化アルミニウム第三溶液を得る第三工程と、
（４）第三工程で得られる第三溶液を、４０℃〜９０℃で熟成して熟成溶液を得る第四工程と、
（５）第四工程で得られる熟成溶液に硫酸塩を添加して、該熟成溶液中のＳＯ４含有量をＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３５に調製する第五工程と、を包含することを特徴とする高塩基性塩化アルミニウムの製造方法である。
（１）ＳＯ４含有量（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比））が０〜０．１であり塩基度４０％〜６５％の塩基性塩化アルミニウム第一溶液を、アルカリ溶液と反応させアルミナゲルを生成させる第一工程と、
（２）第一工程で得られるアルミナゲルを、ＳＯ４含有量（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比））が０〜０．１であり塩基度４０％〜５５％の塩基性塩化アルミニウム第二溶液に、４０℃〜８０℃で添加し溶解する第二工程と、
（３）第二工程で得られる溶液に炭酸アルカリを添加し塩基度７５％〜９５％の塩基性塩化アルミニウム第三溶液を得る第三工程と、
（４）第三工程で得られる第三溶液を、４０℃〜９０℃で熟成して熟成溶液を得る第四工程と、
（５）第四工程で得られる熟成溶液に硫酸塩を添加して、該熟成溶液中のＳＯ４含有量をＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３５に調製する第五工程と、を包含することを特徴とする高塩基性塩化アルミニウムの製造方法である。
本発明によると、塩基性塩化アルミニウムの塩基度を７５％〜９５％にまで高めることができ、保存安定性にも優れ、凝集剤として使用することにより処理後の浄水中の残存Ａｌ、Ｅ２６０の値および微粒子数を共に顕著に減少させることが可能である。
本発明は、組成が、Ｍ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．８〜２．２（Ｍはアルカリ金属のモル数を示す）、Ｅ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３（Ｅはアルカリ土類金属のモル数を示す）、Ｃｌ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝１．０〜３．０、ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３５であり、塩基度が７５％〜９５％である高塩基性塩化アルミニウムである。
本発明において、高塩基性塩化アルミニウム中のアルカリ金属は、Ａｌ２Ｏ３１モルに対し、０．８〜２．２モル、好ましくは１．３〜１．９モル含まれる。アルカリ金属が、Ａｌ２Ｏ３１モルに対し０．８モル未満では、残存Ａｌ、Ｅ２６０および微粒子数の低減効果が十分には得られず、また、２．２モルを超えると増粘して製造困難となる。
本発明において、Ｍで示されるアルカリ金属としては、リチウム、カリウム、ナトリウム、ルビジウムなどがあげられ、カリウム、ナトリウムが好ましい。
また、本発明において、高塩基性塩化アルミニウム中のアルカリ土類金属は、Ａｌ２Ｏ３１モルに対し、０〜０．３モル、好ましくは０．０２〜０．２モル含まれる。アルカリ土類金属はＡｌ２Ｏ３１モルに対しこのアルカリ土類金属は、ケイ素化合物との相乗効果により、さらに凝集性を高める効果がある。アルカリ土類金属はＡｌ２Ｏ３１モルに対し０．３モルを超えると効果は飽和する。
また、本発明において、Ｅで示されるアルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウムなどがあげられ、マグネシウム、カルシウムが好ましい。
また、本発明において、高塩基性塩化アルミニウム中のＣｌは、Ａｌ２Ｏ３１モルに対し、１．０〜３．０モル、好ましくは２．０〜３．０モル含まれる。このＣｌは、Ａｌに結合しているＣｌとアルカリ金属に結合しているＣｌを合算したものである。塩基度が高くなるほど、Ａｌに結合しているＣｌが少なくなり、アルカリ金属に結合しているＣｌが多くなる。
また、本発明において、高塩基性塩化アルミニウム中のＳＯ４は、Ａｌ２Ｏ３１モルに対しＳＯ４を０〜０．３５モル、好ましくは０．０５〜０．２５モル含まれる。
本発明においては、ＳＯ４（硫酸根）は、河川の種類によっては含まなくても可能である。ＳＯ４は凝集性を高くする効果があるが、残留Ａｌの低減効果についてはマイナスの効果があり、残留Ａｌの低減を目的とする場合は、できるだけ少ない方が良い。
本発明において、アルカリ土類金属は、前記のとおり、ケイ素化合物との相乗効果により、さらに凝集性を高めることができ、特にＳＯ４による凝集性が必要な河川水に対しては、マグネシウム、ケイ素と組合せることによりＳＯ４の含有量を減らすことが可能となるので、アルカリ土類金属とケイ素化合物とを併用することが好ましい。
ケイ素化合物は、高塩基性塩化アルミニウム中に、ケイ素としてＡｌ２Ｏ３１モルに対し０．００１〜０．１モル、好ましくは０．０１〜０．０５モル含まれる。
ケイ素は凝集性を高めると共に特に高濁度での処理水に効果がある。０．００１モルより少ないと、凝集性に改善が認められず、０．１モルを超えても効果が飽和するので好ましくない。
本発明の高塩基性塩化アルミニウムの塩基度は、７５％〜９５％であり、好ましくは８０％〜９０％であり、本発明では高塩基度の塩基性塩化アルミニウムが可能である。
また、本発明の水処理用凝集剤組成物は、前記高塩基性塩化アルミニウムを水にＡｌ２Ｏ３換算で８重量％〜１２重量％、好ましくは１０重量％〜１１重量％含み、使用する河川水やその他の採水される水の水質によって適宜濃度を変更することができる。
本発明の水処理用凝集剤組成物は、種々の添加剤を使用することもでき、添加剤としては凝集作用を阻害せず、凝集処理がなされた処理水の飲用に支障のないものであれば、特に限定されない。
具体的な添加剤としては、例えば高分子凝集剤、クエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウムなどがあげられる。
本発明の水処理用凝集剤組成物は、高塩基性塩化アルミニウムを水に所定の濃度となるように添加、混合することにより使用することができる。
本発明の水処理用凝集剤組成物は、凝集剤として使用すると、処理後の処理水中の残存Ａｌ、Ｅ２６０および微粒子数は顕著に減少する。
本発明の高塩基性塩化アルミニウムは、
（１）ＳＯ４含有量（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比））が０〜０．１であり塩基度が４０％〜６５％の塩基性塩化アルミニウム第一溶液を、アルカリ溶液と反応させアルミナゲルを生成させる第一工程と、
（２）第一工程で得られるアルミナゲルを、ＳＯ４含有量（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比））が０〜０．１であり塩基度が４０％〜５５％の塩基性塩化アルミニウム第二溶液に、４０℃〜８０℃で添加し溶解する第二工程と、
（３）第二工程で得られる溶液に炭酸アルカリを添加し塩基度７５％〜９５％の塩基性塩化アルミニウム第三溶液を得る第三工程と、
（４）第三工程で得られる第三溶液を、４０℃〜９０℃で熟成して熟成溶液を得る第四工程と、
（５）第四工程で得られる熟成溶液に硫酸塩を添加して、該熟成溶液中のＳＯ４含有量をＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３５に調製する第五工程を経ることにより製造することができる。
（１）ＳＯ４含有量（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比））が０〜０．１であり塩基度が４０％〜６５％の塩基性塩化アルミニウム第一溶液を、アルカリ溶液と反応させアルミナゲルを生成させる第一工程と、
（２）第一工程で得られるアルミナゲルを、ＳＯ４含有量（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比））が０〜０．１であり塩基度が４０％〜５５％の塩基性塩化アルミニウム第二溶液に、４０℃〜８０℃で添加し溶解する第二工程と、
（３）第二工程で得られる溶液に炭酸アルカリを添加し塩基度７５％〜９５％の塩基性塩化アルミニウム第三溶液を得る第三工程と、
（４）第三工程で得られる第三溶液を、４０℃〜９０℃で熟成して熟成溶液を得る第四工程と、
（５）第四工程で得られる熟成溶液に硫酸塩を添加して、該熟成溶液中のＳＯ４含有量をＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３５に調製する第五工程を経ることにより製造することができる。
第一工程では、ＳＯ４含有量（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比））が０〜０．１であり塩基度が４０％〜６５％の塩基性塩化アルミニウム第一溶液を、アルカリ溶液と反応させアルミナゲルを生成させる。
この第一工程で用いる塩基性塩化アルミニウムの第一溶液は、特に限定されないが通常塩基度４０％〜６５％のものであり、既知の方法で製造されるものであればよく、たとえばオートクレーブ中で塩酸と水酸化アルミニウムとを反応させることにより製造することができる。
その１例をあげると、３５％塩酸：６４９ｇ、水酸化アルミニウム（含水率２．６％）：３２５．３ｇ、水：３５．７ｇをオートクレーブ中で１６０℃、１６０分反応させて合成されるものである。
また、本発明において、第一工程で用いる原料のアルカリ溶液は、そのｐＨが１０以上のアルカリ溶液であればよく、たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水酸化アルカリ金属、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウムなどのアルミン酸アルカリ金属塩を含む溶液があげられる。炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの炭酸アルカリ金属塩も使用することができる。
これらの内、水酸化アルカリ金属、炭酸アルカリ金属塩を単独で用いる場合には、ナトリウムの含有量が多くなり、必然的に製品の塩基性塩化アルミニウム中に、塩化ナトリウムの量が多く含まれることになるので、アルミン酸アルカリ金属塩と併用することが好ましい。
アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウムなどのアルミン酸アルカリ金属塩は、アルミナ分が塩基度向上に寄与し、所定の塩基度にするために必要なＮａ量を少なくし、反応による残留塩化ナトリウムの量を少なくすることができるので好ましい。また、アルミン酸アルカリのアルカリ金属とＡｌ２Ｏ３モル比は、１．０〜２．０のものが使用できる。
この塩基性塩化アルミニウム中には、前記アルカリ金属に加えて、アルカリ土類金属がＡｌ２Ｏ３１モルに対し０〜０．３モル、特に好ましくは０．０２〜０．２モル含まれる。
またこの塩基性塩化アルミニウム中には、ＣｌがＡｌ２Ｏ３１モルに対し１．０〜３．０モル、特に好ましくは２．０〜３．０モル含まれる。このＣｌは、Ａｌに結合しているＣｌとアルカリ金属に結合しているＣｌを合算したものである。１．０モル未満であっても、３．０モルを超えても塩基性塩化アルミニウムの安定性が悪くなるので好ましくない。
またこの塩基性塩化アルミニウム中には、ＳＯ４がＡｌ２Ｏ３１モルに対し０〜０．３５モル含まれる。このＳＯ４は凝集性に対し補助的に用いられ、水の種類によっては含まなくても可能である。
塩基性塩化アルミニウム中にＭｇなどアルカリ土類金属を含有させる方法としては、第一工程における塩基性塩化アルミニウム第１溶液に塩化マグネシウムなどと混合溶解する方法、第二工程における原料の塩基性塩化アルミニウム第２溶液に塩化マグネシウムなどとして混合溶解する方法をあげることができる。
ＳＯ４を含有させる方法としては、第一工程における原料の塩基性塩化アルミニウム第一溶液にＳＯ４化合物などと混合溶解する方法、第二工程における原料の塩基性塩化アルミニウム第２溶液にＳＯ４化合物などとして混合溶解する方法が挙げられ、第二工程で得られる溶解液にＳＯ４化合物を添加してもよい。
ＳＯ４化合物としては、硫酸バンド、硫酸アルカリ金属塩、硫酸アルカリ土類金属塩、硫酸などがあげられ、このうち、硫酸バンド、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウムが好ましい。
ここで留意しなければならないのは、塩基性塩化アルミニウム溶液（第一溶液）にＳＯ４が含まれる場合、このＳＯ４の濃度は、Ａｌ２Ｏ３１モルに対し０〜０．１モルである必要がある。０．１モルを超えた場合には第三工程以降で増粘し、ゲル化し易く、固化しやすくなるので好ましくない。
アルミナゲル生成に際しては、ｐＨが１０以上の前記アルカリ溶液に、前記第一溶液を添加して反応させる。アルミナゲル生成の初期状態においては、前記強アルカリ溶液に酸性の塩基性塩化アルミニウム第一溶液を添加することにより析出したアルミナゲルは速やかにアルカリ溶液に溶解する。
反応が進むとアルミナゲルを溶解したアルカリ溶液は、過飽和になり、アルミナゲルを析出するが、ｐＨ１０以上の反応液中で混合して、アルミナゲルを調製することにより、この析出アルミナゲルは酸に難溶性の結晶性アルミナゲルには成長せず易溶性アルミナゲルとなる。
また、前記アルカリ溶液と塩基性塩化アルミニウム第一溶液の混合時の温度を０〜４０℃に維持することで、アルカリ環境下においても安定的にアルミナゲルを生成できる。更に、生成したアルミナゲルは、第二工程に移行する前に熟成することが好ましい。
この熟成により、第二工程での溶解がさらに容易になる。この熟成時の温度も０℃〜４０℃が好ましい。混合・熟成時の温度が４０℃を越えると、アルミナゲルのポリマー化が進みすぎ、出来上がりの塩基性塩化アルミが半透明の白く濁ったものになるため、好ましくない。熟成時間は、０〜２時間程度行うことが好ましい。
第二工程では、第一工程で得られるアルミナゲルを、ＳＯ４含有量（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比））が０〜０．１であり塩基度が４０％〜５５％の塩基性塩化アルミニウム第二溶液に、４０℃〜８０℃で添加し溶解する。この場合、アルミナゲル溶液に、前記第二溶液を添加してもよい。
前記第二溶液は、前記第一工程で用いる塩基性塩化アルミニウム第一溶液と同様にして製造したものを用いることができる。
さらに、第二工程で得られる溶解液は、溶解時および／または溶解後に５０℃〜９０℃で加温処理を行うことが好ましい。処理時間は、１〜３時間行う。この処理により、未溶解アルミナゲルを少なくすると共に塩基性塩化アルミニウムを安定化させ、保管時の析出沈降を防止することができる。
この塩基性塩化アルミニウム溶液（第二溶液）についても、ＳＯ４が含まれる場合には、このＳＯ４の濃度は、第一溶液と同様、Ａｌ２Ｏ３１モルに対し０〜０．１モルである必要がある。０．１モルを超えた場合には溶解後のアルミナゲルが再びゲル化し易く、固化し易くなるので好ましくない。特に塩基度が高くなると、この傾向が著しい。
第三工程では、第二工程で得られた溶液に炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの炭酸アルカリを添加し、塩基度を７５％〜９５％とした塩基性塩化アルミニウム第三溶液を得る。
第四工程では、塩基性塩化アルミニウム第三溶液を５０℃〜８０℃の温度を維持した状態で２時間程度熟成をする。これにより安定化された塩基度７５％〜９５％の高塩基性塩化アルミニウムの熟成溶液を得ることができる。
次いで、熟成溶液に、硫酸塩を添加して、ＳＯ４含有量が０〜０．３５となるよう調整することにより、本発明の高塩基性塩化アルミニウムを製造することができる。
なお、ＳＯ４含有量が前記範囲に足りない場合には、その必要量（第一、第二溶液にＳＯ４を一部含有している場合には必要量からその量を差し引いた量）を添加して、高塩基性塩化アルミニウムとする。またマグネシウム含ませる場合には、前記のとおり、いずれかの工程に塩化マグネシウムの形態で添加するのが好ましい。
なお、ＳＯ４含有量が前記範囲に足りない場合には、その必要量（第一、第二溶液にＳＯ４を一部含有している場合には必要量からその量を差し引いた量）を添加して、高塩基性塩化アルミニウムとする。またマグネシウム含ませる場合には、前記のとおり、いずれかの工程に塩化マグネシウムの形態で添加するのが好ましい。
硫酸塩としては、硫酸バンド、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウムなどを使用することができる。
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例によって限定されるものではない。
実施例１
アルミン酸ナトリウム溶液（Ａｌ２Ｏ３換算１９．７％、Ｎａ２Ｏ換算２０．２％）１０９．０ｇと、ケイ酸ナトリウム溶液（ＳｉＯ２換算２８％、Ｎａ２Ｏ換算１０％）７．０ｇを混合した。
アルミン酸ナトリウム溶液（Ａｌ２Ｏ３換算１９．７％、Ｎａ２Ｏ換算２０．２％）１０９．０ｇと、ケイ酸ナトリウム溶液（ＳｉＯ２換算２８％、Ｎａ２Ｏ換算１０％）７．０ｇを混合した。
これに塩基性塩化アルミニウム溶液（塩基度４９．７％、Ａｌ２Ｏ３濃度１９．１％、ＳＯ４濃度０％）１２６．７ｇを混合し、アルミナゲルを生成した。その後、このアルミナゲルを室温で０．２５〜２時間熟成し、さらに塩基性塩化アルミニウム溶液（塩基度４９．７％、Ａｌ２Ｏ３濃度１９．１％、ＳＯ４濃度０％）２８１．１ｇを添加し溶解した。
この溶液を４０℃〜８０℃で６０〜１８０分熟成し、炭酸ナトリウム２８．４ｇを添加して塩基度を高めた。さらにこの塩基性塩化アルミニウム溶液を４０℃〜９０℃で６０〜２４０分間熟成した。
その後、液体硫酸バンド（Ａｌ２Ｏ３８．０％、ＳＯ４２２．３％）３０．８ｇと塩化マグネシウム６水和物１２ｇを添加し、最終的に塩基度８０．５％の高塩基性塩化アルミニウム溶液（Ａｌ２Ｏ３１０．３％）を得た。
得られた高塩基性塩化アルミニウムの組成は、Ｓｉ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．０３、Ｎａ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝１．３、Ｍｇ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．０６、Ｃｌ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝２．７、ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．０７であり、得られた高塩基性塩化アルミニウムは、ほとんど増粘せず保存安定性も非常に良好であった。
この高塩基性塩化アルミニウムについて、河川水を用いて、凝集剤としての性能を下記の試験条件により評価した。組成を表1に、結果は表２に示す。
＜試験条件＞
ビーカーに河川水１リットルを入れ、急速攪拌（１００ｒｐｍ：６４ｃｍ／ｓｅｃ）しながら高塩基性塩化アルミニウムを添加し、引き続き上記条件と同じ急速攪拌１分、緩速攪拌（６０ｒｐｍ；３８ｃｍ／ｓｅｃ）を１０分行い、１０分間静置し、上澄液をサイホンにて採取し、濁度、残留アルミ濃度、Ｅ２６０（紫外部吸光度：トリハロメタン除去率） 、微粒子数を求めた。
ビーカーに河川水１リットルを入れ、急速攪拌（１００ｒｐｍ：６４ｃｍ／ｓｅｃ）しながら高塩基性塩化アルミニウムを添加し、引き続き上記条件と同じ急速攪拌１分、緩速攪拌（６０ｒｐｍ；３８ｃｍ／ｓｅｃ）を１０分行い、１０分間静置し、上澄液をサイホンにて採取し、濁度、残留アルミ濃度、Ｅ２６０（紫外部吸光度：トリハロメタン除去率） 、微粒子数を求めた。
また、高塩基性塩化アルミニウムを５０℃のウォーターバスに保管して、保存安定性を目視にて確認した。
＜測定方法＞
濁度：前記上澄み液を試料として、濁度計（日本電色工業株式会社製、ＷＡ−６０００）を用いて測定した。
濁度：前記上澄み液を試料として、濁度計（日本電色工業株式会社製、ＷＡ−６０００）を用いて測定した。
残留アルミニウム濃度：前記上澄み液を試料として、０．５μｍのろ紙（アドバンテック東洋株式会社製 ＧＣ-９０）を用いてろ過したろ液をＩＣＰ発光分光法を用いて測定した。ＩＣＰ発光分光分析装置は、ＶＡＲＩＡＮ製ＩＣＰ−ＯＥＳ、ＳＰＳ５０００を用いた。
Ｅ２６０：前記上澄み液を試料として、０．５μｍのろ紙（アドバンテック東洋株式会社製 ＧＣ-９０）を用いてろ過したろ液を、光路長１ｃｍの石英ガラスセルを用いて分光光度計（株式会社島津製作所 ＵＶ−２４００ＰＣ）にて波長２６０ｎｍの吸光度を測定した。
微粒子数：高感度濁度計（日本電色工業株式会社製 ＮＰ−６０００Ｔ）を用いて測定した。
＜評価＞
濁度は測定値で評価した。保存安定性は５０℃のウォーターバスに保管して、目視で評価した。残存アルミニウム濃度、Ｅ２６０および微粒子数は測定値で評価した。
濁度は測定値で評価した。保存安定性は５０℃のウォーターバスに保管して、目視で評価した。残存アルミニウム濃度、Ｅ２６０および微粒子数は測定値で評価した。
実施例２
実施例１のケイ酸ナトリウム溶液、塩化マグネシウム６水和物および液体硫酸バンドを添加せず、他は実施例１と同様にして高塩基性塩化アルミニウムを得た。組成は表１に示す。また実施例１と同様に試験をして評価した。結果を表２に示す。
実施例１のケイ酸ナトリウム溶液、塩化マグネシウム６水和物および液体硫酸バンドを添加せず、他は実施例１と同様にして高塩基性塩化アルミニウムを得た。組成は表１に示す。また実施例１と同様に試験をして評価した。結果を表２に示す。
実施例３
実施例１における炭酸ナトリウムを、６０．６ｇ添加する以外は、実施例１と同様にして塩基度９０％の高塩基性塩化アルミニウムを得た。組成は表１に示す。また実施例１と同様に試験をして評価した。結果を表２に示す。
実施例１における炭酸ナトリウムを、６０．６ｇ添加する以外は、実施例１と同様にして塩基度９０％の高塩基性塩化アルミニウムを得た。組成は表１に示す。また実施例１と同様に試験をして評価した。結果を表２に示す。
実施例４
実施例３の第五工程にて、不足分のＳＯ４を添加するため、硫酸ナトリウムを２６．６ｇ添加する以外は、実施例３と同様にして高塩基性塩化アルミニウムを得た。組成は表１に示す。また実施例１と同様に試験をして評価した。結果を表２に示す。
実施例３の第五工程にて、不足分のＳＯ４を添加するため、硫酸ナトリウムを２６．６ｇ添加する以外は、実施例３と同様にして高塩基性塩化アルミニウムを得た。組成は表１に示す。また実施例１と同様に試験をして評価した。結果を表２に示す。
実施例５
実施例１の炭酸ナトリウムを１４．５ｇ添加する以外は、実施例１と同様にして、塩基度を７５．５％の高塩基性塩化アルミニウムを得た。組成は表１に示す。また実施例１と同様に試験をして評価した。結果を表２に示す。
実施例１の炭酸ナトリウムを１４．５ｇ添加する以外は、実施例１と同様にして、塩基度を７５．５％の高塩基性塩化アルミニウムを得た。組成は表１に示す。また実施例１と同様に試験をして評価した。結果を表２に示す。
実施例６
アルミン酸ナトリウム溶液（Ａｌ２Ｏ３換算１９．７％、Ｎａ２Ｏ換算２０．２％）１１０．７ｇと、基性塩化アルミニウム溶液（塩基度４９．７％、Ａｌ２Ｏ３濃度１９．１％、ＳＯ４濃度０％）１２８．７ｇを混合し、アルミナゲルを生成した。その後、このアルミナゲルを室温で０．２５〜２時間熟成し、さらに塩基性塩化アルミニウム溶液（塩基度４９．７％、Ａｌ２Ｏ３濃度１９．１％、ＳＯ４濃度０％）２７３．８ｇを添加し溶解した。この溶液を４０℃〜８０℃で６０〜１８０分熟成し、炭酸ナトリウム１４．５ｇを添加して塩基度を高めた。
アルミン酸ナトリウム溶液（Ａｌ２Ｏ３換算１９．７％、Ｎａ２Ｏ換算２０．２％）１１０．７ｇと、基性塩化アルミニウム溶液（塩基度４９．７％、Ａｌ２Ｏ３濃度１９．１％、ＳＯ４濃度０％）１２８．７ｇを混合し、アルミナゲルを生成した。その後、このアルミナゲルを室温で０．２５〜２時間熟成し、さらに塩基性塩化アルミニウム溶液（塩基度４９．７％、Ａｌ２Ｏ３濃度１９．１％、ＳＯ４濃度０％）２７３．８ｇを添加し溶解した。この溶液を４０℃〜８０℃で６０〜１８０分熟成し、炭酸ナトリウム１４．５ｇを添加して塩基度を高めた。
さらにこの塩基性塩化アルミニウム溶液を４０℃〜９０℃で６０〜２４０分間熟成した。その後、液体硫酸バンド（Ａｌ２Ｏ３８．０％、ＳＯ４２２．３％）３９．７ｇを添加し、最終的に塩基度７５．５％の高塩基性塩化アルミニウム溶液（Ａｌ２Ｏ３１０．２％）を得た。また実施例１と同様に試験をして評価した。結果を表２に示す。
比較例１
実施例１の高塩基性塩化アルミニウムに代えて、市販（朝日化学工業株式会社製）のＰＡＣ（Ａｌ２Ｏ３：１０．３％、塩基度：５２％、ＳＯ４：２．６％（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．２７）を実施例１と同様にして評価した。結果を表２に示す。
実施例１の高塩基性塩化アルミニウムに代えて、市販（朝日化学工業株式会社製）のＰＡＣ（Ａｌ２Ｏ３：１０．３％、塩基度：５２％、ＳＯ４：２．６％（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．２７）を実施例１と同様にして評価した。結果を表２に示す。
比較例２
アルミン酸ナトリウム溶液（Ａｌ２Ｏ３換算１９．７％、Ｎａ２Ｏ換算２０．２％）１０９．０ｇと、ケイ酸ナトリウム溶液（ＳｉＯ２換算２８％、Ｎａ２Ｏ換算１０％）７．０ｇを混合した。
アルミン酸ナトリウム溶液（Ａｌ２Ｏ３換算１９．７％、Ｎａ２Ｏ換算２０．２％）１０９．０ｇと、ケイ酸ナトリウム溶液（ＳｉＯ２換算２８％、Ｎａ２Ｏ換算１０％）７．０ｇを混合した。
これに塩基性塩化アルミニウム溶液（塩基性塩化アルミニウム、塩基度５２％、Ａｌ２Ｏ３１０．３％、ＳＯ４２．６％、Ｃｌ１１．４％）２３１．４ｇを混合し、アルミナゲルを生成した。
ついで、このアルミナゲルを室温で０．２５〜２時間熟成し、さらに塩基性塩化アルミニウム溶液（塩基度４９．７％、Ａｌ２Ｏ３１９．１％）２９０．９ｇ、液体硫酸バンド（Ａｌ２Ｏ３８．０％、ＳＯ４２２．３％）５．３ｇおよび塩化マグネシウム６水和物１２ｇを添加し溶解した。
この溶液を３０℃〜５０℃で９０分間熟成し、塩基度７１％の高塩基性塩化アルミニウム溶液（Ａｌ２Ｏ３１０．３％）を実施例１と同様にして評価した。結果を表２に示す。
比較例３
金属アルミニウム片４５．５ｇを塩酸（３５．６％）９４．６ｇで溶解させて、塩基性塩化アルミニウム溶液（塩基度８３．３％、Ａｌ２Ｏ３２３．１％）４０２．４ｇを得た。
金属アルミニウム片４５．５ｇを塩酸（３５．６％）９４．６ｇで溶解させて、塩基性塩化アルミニウム溶液（塩基度８３．３％、Ａｌ２Ｏ３２３．１％）４０２．４ｇを得た。
これに、液体硫酸バンド１１２．１ｇを添加して混合した。その後、炭酸ナトリウムを１３．０ｇ添加して、８０℃で１２０分間溶解熟成させ、塩基性塩化アルミニウム溶液を得た。
得られた高塩基性塩化アルミニウムの組成は、Ｎａ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．３、Ｃｌ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．９、ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．２６であった。組成は表１に示すが、５０℃での安定性が悪く、また評価での濁度が１以上となり、使用できるものではなかった。
比較例４
比較例２の液体硫酸バンド添加前までに炭酸ナトリウムを７ｇ添加して、熟成温度を６５℃とした以外は、実施例２と同様にして、塩基度７３．５％の高塩基性塩化アルミニウムを得た。この溶液を実施例１と同様にして評価した。結果を表２に示す。
比較例２の液体硫酸バンド添加前までに炭酸ナトリウムを７ｇ添加して、熟成温度を６５℃とした以外は、実施例２と同様にして、塩基度７３．５％の高塩基性塩化アルミニウムを得た。この溶液を実施例１と同様にして評価した。結果を表２に示す。
すなわち本発明は、組成が、Ｍ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．８〜２．２（Ｍはアルカリ金属のモル数を示す）、Ｅ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３（Ｅはアルカリ土類金属のモル数を示す）、Ｃｌ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝１．０〜３．０、ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．２６であり、塩基度が７５％〜９５％であることを特徴とする高塩基性塩化アルミニウムである。
本発明は、組成が、Ｍ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．８〜２．２（Ｍはアルカリ金属のモル数を示す）、Ｅ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３（Ｅはアルカリ土類金属のモル
数を示す）、Ｃｌ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝１．０〜３．０、ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．２６であり、塩基度が７５％〜９５％である高塩基性塩化アルミニウムである。
数を示す）、Ｃｌ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝１．０〜３．０、ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．２６であり、塩基度が７５％〜９５％である高塩基性塩化アルミニウムである。
またこの塩基性塩化アルミニウム中には、ＳＯ４がＡｌ２Ｏ３１モルに対し０〜０．２６モル含まれる。このＳＯ４は凝集性に対し補助的に用いられ、水の種類によっては含まなくても可能である。
Claims (5)
- 組成が、Ｍ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．８〜２．２（Ｍはアルカリ金属のモル数を示す）、Ｅ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３（Ｅはアルカリ土類金属のモル数を示す）、Ｃｌ／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝１．０〜３．０、ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３５であり、塩基度が７５％〜９５％であることを特徴とする高塩基性塩化アルミニウム。
- 前記塩基度が８０％〜９０％であることを特徴とする請求項１に記載の高塩基性塩化アルミニウム。
- さらにＳｉ化合物をＳi／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０．００１〜０．１含むことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の高塩基性塩化アルミニウム。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の高塩基性塩化アルミニウムを水にＡｌ２Ｏ３換算で８重量％〜１２重量％含むことを特徴とする水処理用凝集剤組成物。
- （１）ＳＯ４含有量（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比））が０〜０．１であり塩基度４０％〜６５％の塩基性塩化アルミニウム第一溶液を、アルカリ溶液と反応させアルミナゲルを生成させる第一工程と、
（２）第一工程で得られるアルミナゲルを、ＳＯ４含有量（ＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比））が０〜０．１であり塩基度４０％〜５５％の塩基性塩化アルミニウム第二溶液に、４０℃〜８０℃で添加し溶解する第二工程と、
（３）第二工程で得られた溶液に炭酸アルカリを添加し塩基度７５％〜９５％の塩基性塩化アルミニウム第三溶液を得る第三工程と、
（４）第三工程で得られる第三溶液を、４０℃〜９０℃で熟成して熟成溶液を得る第四工程と、
（５）第四工程で得られる熟成溶液に硫酸塩を添加して、該熟成溶液のＳＯ４含有量をＳＯ４／Ａｌ２Ｏ３（モル比）＝０〜０．３５に調製する第五工程と、
を包含することを特徴とする高塩基性塩化アルミニウムの製造方法。
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