JP4209961B2 - ポリ塩化アルミニウムの製造方法 - Google Patents

ポリ塩化アルミニウムの製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川水、鉱工業排水、染色排水、上下水道等の凝集処理剤として有用なポリ塩化アルミニウムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリ塩化アルミニウムは、塩酸と水酸化アルミニウムを反応させて得られる塩基性塩化アルミニウムに、アルミナ濃度、塩基度を調節する目的で、各種添加剤を混合反応させる方法により製造されている。例えば、▲１▼硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウムとアルミン酸ナトリウムを混合反応させて得られた水酸化アルミニウムを塩基性塩化アルミニウムに溶解する方法（特公昭６３−１２６４５号公報）、▲２▼塩基性塩化アルミニウム、炭酸塩及びアルミン酸アルカリ溶液を混合反応させて得られた水酸化アルミニウムを塩基性塩化アルミニウムに溶解する方法、▲３▼塩化アルミニウムとアルミン酸ナトリウムを混合反応させ、濾過することにより得た水酸化アルミニウムを塩酸又は塩化アルミニウムに溶解する方法（特公平２−４５３４号公報）等が知られている。
【０００３】
▲１▼、▲２▼の方法により得られる水酸化アルミニウムは易溶解性であり、高塩基性のポリ塩化アルミニウムを得ることができるが、炭酸塩を使用しているため、混合時に炭酸ガスが発生する問題があり、換気・液飛散対策が必要であった。その上、炭酸塩の使用はコスト高であった。▲３▼の方法により得られる水酸化アルミニウムは、常圧溶解する場合、水酸化アルミニウムの溶解性は不十分であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる状況下に鑑み、本発明者等は塩基性塩化アルミニウムに水酸化アルミニウムゲルを溶解させてなるポリ塩化アルミニウムの製造方法において、炭酸塩を使用することなく易溶解性の水酸化アルミニウムゲルを得る方法を見出すべく鋭意検討を重ねた結果、硫酸塩とアルミン酸アルカリを特定条件で反応させて得られた特定濃度の水酸化アルミニウムゲルは従来にない易溶解性を有することを見出し本発明を完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、硫酸塩とアルミン酸アルカリを温度５０℃以下で混合反応せしめ得られたアルミナ濃度（Ａｌ2Ｏ3換算）５重量％以下の水酸化アルミニウムゲルを、塩基性塩化アルミニウム（以下、ＢＡＣと称する場合がある）に、溶解させてなるポリ塩化アルミニウム（以下、ＰＡＣと称する場合がある）の製造方法を提供するにある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明は、硫酸塩とアルミン酸アルカリを温度５０℃以下で混合反応せしめアルミナ濃度（Ａｌ2Ｏ3換算）５重量％以下の水酸化アルミニウムゲルを生成させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の硫酸塩は、硫酸、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等である。勿論、これらを２種以上併用しても良い。該ポリ塩化アルミニウムは、通常、式Ａｌn（ＯＨ）mＣｌ3n-m（ＳＯ4）Zで表される組成において、Ｚが０．０５〜０．５のものであり、Ａｌ2Ｏ3濃度約１０重量％以下である。好ましくはＡｌ2Ｏ3濃度約８重量％〜約０．１重量％、さらに好ましくはＡｌ2Ｏ3濃度約４重量〜約０．１重量％である。該ポリ塩化アルミニウムのＡｌ2Ｏ3濃度が約１０重量％より高いと水酸化アルミニウムゲルの溶解性が低下する。該ポリ塩化アルミニウムを使用する場合、本発明のポリ塩化アルミニウムの製造工程またはその他の製造方法において、工程より回収されるポリ塩化アルミニウムを使用することが経済的であり、推奨される。
【０００８】
本発明のアルミン酸アルカリは、従来公知のアルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム等である。
【０００９】
本発明の反応温度は、約５０℃以下、好ましくは約１０℃〜約４０℃である。温度が約５０℃より高いと、塩基性塩化アルミニウムに対する水酸化アルミニウムゲルの溶解性が低下する。
【００１０】
本発明の水酸化アルミニウムゲルは、アルミナ濃度（Ａｌ2Ｏ3換算）が約５重量％以下、好ましくは約２．５重量％〜約４．５重量である。アルミナ濃度が約５重量％より高いと、塩基性塩化アルミニウムに対する水酸化アルミニウムゲルの溶解性が低下する。また、アルミナ濃度の下限は特にないが、濃度が低くなるに従って塩基度調節に必要な水酸化アルミニウムゲル量が増加することになる。塩基度は通常約２０％以上である。
【００１１】
本発明の実施に際しては、水酸化アルミニウムゲルのアルミナ濃度（Ａｌ2Ｏ3換算）が約５重量％以下、好ましくは約２．５重量％〜約４．５重量になるように、硫酸塩とアルミン酸アルカリの混合量を適宜選択し、従来公知の回分式反応器または連続式反応器等装置を用いて混合反応させることにより、水酸化アルミニウムゲルを生成させる。混合は、攪拌しながら硫酸塩にアルミン酸アルカリを滴下混合する方法が好ましい。通常、滴下時間は、約１分から約１時間、好ましくは約１分から約３０分である。
【００１２】
本発明は、次いで、得られた水酸化アルミニウムゲルをＢＡＣに溶解させてＰＡＣを得ることを特徴とする。
【００１３】
本発明のＢＡＣは、特に限定されないが、式Ａｌn（ＯＨ）mＣｌ3n-mで表される塩基度〔（ｍ／３ｎ）×１００〕が０を超え、かつ５０％未満、望ましくは３０％を超え、かつ５０％未満のものである。ＢＡＣの調製は、従来公知の方法で行えばよく、例えば、塩酸と水酸化アルミニウムを反応させる方法がある。
【００１４】
本発明の実施に際して、溶解は、水酸化アルミニウムゲルにＢＡＣを添加する方法、ＢＡＣに水酸化アルミニウムゲルを添加する方法等の何れの方法で行ってもよい。水酸化アルミニウムゲルと塩基性塩化アルミニウムの添加混合は、実質的に、該水酸化アルミニウムゲルの熟成が進行する前までに行うことが好ましい。熟成が進行すると水酸化アルミニウムゲルの溶解性が低下する。水酸化アルミニウムの熟成が実質的に進行しない保持時間は、水酸化アルミニウムゲルの塩基度や温度等により異なり、一義的ではないが、通常、塩基度が約２０％〜約７０％以下の水酸化アルミニウムゲルの場合は、該水酸化アルミニウムゲルが生成してから約２時間以内、好ましく約１時間以内、さらに好ましくは約２０分以内である。また、塩基度が約７０％を超える水酸化アルミニウムゲルの場合は、該水酸化アルミニウムゲルが生成してから約３０分以内、好ましくは約１０分以内、さらに好ましくは１分以内である。即ち、硫酸塩とアルミン酸アルカリを混合反応させ水酸化アルミニウムゲルが生成（析出）してから、ＢＡＣに混合するまでの時間が上述保持時間の範囲になるようにして行う。尚、ＢＡＣは通常約５０℃〜約８５℃に加温した状態で用いる。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明によれば、塩基性塩化アルミニウムに水酸化アルミニウムゲルを溶解させてなるポリ塩化アルミニウムの製造方法において、炭酸塩を使用することなしに易溶解性の水酸化アルミニウムゲルを得ることができることから、高価な炭酸ナトリウムの使用を中止できること、混合時に発生する炭酸ガスを除害する換気装置や未溶解の水酸化アルミニウムゲルを取り除く固液分離装置等の生産設備を小型化できること、等から操業的にも、装置的にも経済的であり、その産業上の価値は頗る大である。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はかかる実施例によりその範囲を制限されるものではない。
【００１７】
アルミナ(Al2O3)濃度〔重量％〕： ＪＩＳ Ｋ１４７５-1996による。
【００１８】
塩基度〔％〕： ＪＩＳ Ｋ１４７５-1996による。
【００１９】
ソーダ(Na2O)濃度〔重量％〕： ＪＩＳ Ｋ１２０１-1950による。
【００２０】
硫酸イオン(SO4 2-)濃度〔重量％〕： 硫酸バリウム生成による重量法。
【００２１】
未溶解ゲル量〔重量％〕： 試料５００ｇを濾紙（５Ａ、アドバンテック東洋株式会社製）により濾過し、濾紙上の残さ重量より求めた。
【００２２】
加速安定性試験： 試料をガラス容器に入れて密封し、５０℃恒温水槽中に静置して観察を続け、沈澱が発生する迄の期間を測定した。
【００２３】
実施例１
ポリ塩化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3濃度３．５重量％、塩基度５０％、ＳＯ4 2-９重量％）３４５０重量部と硫酸アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3濃度８重量％）１４３０重量部を混合し、次いで、アルミン酸ナトリウム（Ａｌ2Ｏ3濃度３．６重量％、Ｎａ2Ｏ濃度３．７重量％）２４５０重量部を１２分間で滴下混合して水酸化アルミニウムゲル（Ａｌ2Ｏ3濃度は４．４重量％、塩基度６１．７％）を得た。混合は温度３２℃で行った。
【００２４】
得られた水酸化アルミニウムゲルを攪拌しながら１５分間保持した後、水酸化アルミニウムゲルに６５℃の塩基性塩化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3濃度１９．３重量％、塩基度４８％）５７００重量部を６分間で滴下混合し、得られたポリ塩化アルミニウムを攪拌しながら１時間保持した。この時の未溶解ゲル量は０．８重量％であった。攪拌を止めて１６時間静置した時の未溶解ゲル量は０．２重量％であった。ポリ塩化アルミニウムに水１０６０重量部を添加してＡｌ2Ｏ3濃度１０．１重量％、塩基度５１％に調整後、経時安定性を調べた。５０℃加速安定性試験の結果、１３日間安定であった。凝集性能は良好であった。
【００２５】
実施例２〜６
実施例１において、硫酸アルミニウムの仕込量、ポリ塩化アルミニウムの仕込量、アルミン酸ナトリウムの仕込量、アルミン酸ナトリウム滴下時間・滴下時の温度、水酸化アルミニウムゲル保持時間、ＢＡＣ滴下時間を表１の条件に変えた以外は同様にして行った。尚、水酸化アルミニウムゲルのＡｌ2Ｏ3濃度調節の為、必要に応じてアルミン酸ナトリウムを滴下混合する前に、アルミン酸ナトリウムに水を混合した。水酸化アルミニウムゲルのＡｌ2Ｏ3濃度・塩基度及び製品ポリ塩化アルミニウムの溶解性を表１に示す。
【００２６】
実施例７
試験条件及び結果を表１に示す。５０℃加速安定性試験の結果、９日間安定であった。凝集性能は良好であった。
【００２７】
実施例８
試験条件及び結果を表１に示す。５０℃加速安定性試験の結果、１３日間安定であった。凝集性能は良好であった。
【００２８】
比較例１、２
実施例１において、硫酸アルミニウムの仕込量、ポリ塩化アルミニウムの仕込量、アルミン酸ナトリウムの仕込量、アルミン酸ナトリウム滴下時間・滴下時の温度、水酸化アルミニウムゲル保持時間、ＢＡＣ滴下時間を表１の条件に変えた以外は同様にして行った。尚、水酸化アルミニウムゲルのＡｌ2Ｏ3濃度調節の為、必要に応じてアルミン酸ナトリウムを滴下混合する前に、アルミン酸ナトリウムに水を混合した。水酸化アルミニウムゲルのＡｌ2Ｏ3濃度・塩基度及び製品ポリ塩化アルミニウムの溶解性を表１に示す。
【００２９】
【表１】
Figure 0004209961

Claims (2)

  1. 硫酸塩とアルミン酸アルカリを温度５０℃以下で混合反応せしめ得られたアルミナ濃度（Ａｌ２Ｏ３換算）５重量％以下の水酸化アルミニウムゲルを、塩基性塩化アルミニウムに溶解させてなるポリ塩化アルミニウムの製造方法。
  2. 実質的に水酸化アルミニウムゲルの熟成が進行する前に、塩基性塩化アルミニウムに該水酸化アルミニウムゲルを溶解させることを特徴とする請求項１記載のポリ塩化アルミニウムの製造方法。
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