JPH0367967B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般式 〔Aln（OH）_3o-n-2p Clm（SO₄）_p〕_z で表わされる塩基性アルミニウムクロロサルフエ
ートの製造方法に関する。 上記一般式に於て、塩化性アルミニウムクロロ
サルフエートの塩基度は3n−ｍ−2p／3nで表わさ れ、その値は0.4〜0.7の範囲にある。 この製品は、一般的に１中に１〜2.5モルの
アルミナを含有した水溶液であるしかしながら、
この製品は、可溶性アルミナを重量当り80％以上
含有した、多かれ少なかれ水和した固形物の形で
も得られる。これらの塩化性アルミニウムクロロ
サルフエートは特に水の浄化に利用される。 従来、塩化性アルミニウムクロロサルフエート
を、次の様な方法によつて製造することが提案さ
れてきた。ヒドロアージライト（アルミナ水和
物）を塩酸と硫酸の混合物により反応させ、そし
て得られたアルミニウムクロロサルフエートを部
分的中和によつて所望する塩基度をもたらし、そ
してアルカリ金属の炭酸塩、水酸化物、あるいは
重炭酸塩によつて強化している（フランス国特許
第2036685号）。確かにこの方法は、最も適当な化
合物を得ることを可能ならしめるが、しかし副産
物として例えば硫酸カルシウムの様なアルカリ土
類金属の硫酸塩を発生するという欠点がある。 すなわち、この様な副産物の発生は排水問題を
引き起こす。塩素イオンが塩酸の形ではなく、塩
化カルシウムによつて導入される上記製造方法と
異なる他の方法がある（フランス国特許第
2281895号）。しかしながらこの方法は、排水問題
に於て上記方法より更に大きな問題を引き起こ
す。 上記欠陥を克服するために、異なつた方法で、
塩基性化を行なうことが試みられた。この方法
は、金属アルミニウム粉末をアルミニウムクロロ
サルフエート、あるいは塩化アルミニウムで処理
する方法である。 アルミニウム粉末の使用による経済性は別とし
て、この方法に於ては排水処理に適したポリマー
構造をもつた塩基性塩を得ることができない。 更にまた、加圧下に温度170℃で塩化アルミニ
ウム、水酸化アルミニウム及び硫酸を反応させる
ことによつて、尚、もし必要ならば過剰の未反応
物を循環することによつて塩基性化する方法が提
案されている（フランス国特許第2125337号）。 この方法は、すでによく知られた塩基性化技
術、すなわち反応を促進するために加圧下で過剰
のヒドロアージライト（アルミナ水和物）と塩酸
とを反応させる方法（フランス国特許第2174114
号）に類似している。この方法では塩基性化工程
以前に硫酸を添加する必要があるが、これは硫酸
を含まない同一の塩基度を有する塩基性塩よりも
水処理効果に於て優れた塩基性クロロサルフエー
トを得るためである。 また、塩基性アルミニウムクロロサルフエート
を製造する方法として、塩基性塩化アルミニウム
溶液と塩基性硫酸アルミニウムを混合する方法あ
るいは、塩基性硫酸アルミニウム溶液に少量の塩
基性塩化アルミニウムを添加混合して、塩基性硫
酸アルミニウム溶液を安定化した凝集剤が知られ
ているが、これらの方法あるいは凝集剤は、いず
れも常温で混合したものであり、得られた塩基性
アルミニウムクロロサルフエートあるいは凝集剤
は貯蔵安定性が悪く、一週間以内で沈殿物を生成
し、その結果、組成変動を招来し、水処理効果も
著しく低下する。最後に他の塩基性アルミニウム
クロロサルフエートを製造する方法として、塩基
性塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム及び金属
アルミニウムを沸点近傍で反応させる方法が知ら
れているがこの方法によつて得られる塩基性アル
ミニウムクロロサルフエートも同様に極めて不安
定である。 そこで本発明者らは、安定性に優れ、且つ水処
理効果に優れた塩基性アルミニウムクロロサルフ
エートを製造する方法について研究を重ねた結
果、塩基性塩化アルミニウムと塩基性硫酸アルミ
ニウムを別々に製造し、これを後述する特定温度
で各々を別個に加熱し、両者を混合反応させれ
ば、安定性に優れ、水処理凝集剤として卓抜した
効果を示す塩基性アルミニウムクロロサルフエー
トを製造することが可能なることを見い出し、か
かる知見に基づき本発明を完成したものである。 水酸化アルミニウムを圧力下で濃厚な塩化アル
ミニウムに溶解し、これに少量の塩基性硫酸アル
ミニウムの希薄溶液を添加することによつて先の
塩基性塩化アルミニウム溶液が安定化されるとい
うことを見出したことはまさに驚くべきことであ
つた。すなわち、本発明の方法は以下に詳記する
方法である。塩基性塩化アルミニウムの過飽和溶
液を大気圧でその沸点にもたらし、これに大気圧
下で過剰の水酸化アルミニウムを硫酸と反応させ
ることにより得た塩基性硫酸アルミニウム溶液を
塩基性塩化アルミニウム溶液の温度に可能なかぎ
り近い温度で加えることである。 すなわち、本願発明は、塩基性塩化アルミニウ
ムと塩基性硫酸アルミニウムとを予め各々を80〜
120℃の温度、好ましくは90〜115℃に加熱して反
応させることからなる一般式 〔Aln（OH）_3o-n-2p Clm（SO₄）_p〕_z (1) 但し、3n−ｍ−2p／3nは0.04n〜0.25n ｍ／ｐは８〜35 ｚは１ で表わされる塩基性アルミニウムクロロサルフエ
ートを提供することにある。尚、先の反応は急激
であつて、通常反応時間は数分〜１時間である。 その組成の相対的な割合は上記一般式をもつた
製品を得るように決定される。 本発明に従つて、使用される塩基性塩化アルミ
ニウムは、如何なる方法によつて得られたもので
あつてもよい。しかしながら、特に次の方法によ
つて得られたものが望ましい。すなわちそれはよ
く知られた方法であるが、反応後の塩化アルミニ
ウム溶液が過飽和に近い状態になるような割合で
アルミナと塩酸とを反応させ、次いで所望する塩
基度に必要な水酸化アルミニウムの理論量に対し
て10〜150％の過剰の水酸化アルミニウムと先の
塩化アルミニウムとを撹拌条件下に温度140〜165
℃、圧力0.5〜3.0気圧のもとで最高５時間反応さ
せる方法である。 他方、本発明に従つて使用される塩基性硫酸ア
ルミニウムも如何なる適当な方法によつて製造さ
れたものであつてもよい。 しかしながら、殊に次の様な方法によつて製造
されたものが望ましい。この方法もそれ自身はよ
く知られた方法であるが、硫酸アルミニウムに対
して、化学量論的に10〜100％過剰の水酸化アル
ミニウムを硫酸で処理し、得られた懸濁溶液を加
熱して15〜30分間沸点下に維持する方法である。 更に詳しく云えば、連続法でもあるいは回分法
でもよい。けれども次の様な方法で実施されるこ
とが望ましい。 80重量％あるいはそれ以上の濃度を有する塩
酸、好ましくは33重量％塩酸と水酸化アルミニウ
ム（例えばヒドロアージライト）が、反応後に得
られる塩化アルミニウムの溶液が過飽和に近い状
態になるような割合で撹拌機付反応槽に導入され
る。尚、この反応を過剰の反応物を用いて行なつ
た場合、塩化アルミニウム溶液は懸濁した水酸化
アルミニウム溶液を含んでいることもある。この
溶液は耐圧性の反応容器に移された後、それに所
望する塩基度に必要な10〜150％過剰の好ましく
は70〜120％過剰の水酸化アルミニウムが導入さ
れる。反応物は使用される水酸化アルミニウムの
粒度により、好ましくは２〜３時間、最高５時
間、0.5〜3.0気圧のもと140〜165℃に加熱、撹拌
される。かかる操作条件は、水酸化アルミニウム
の溶解量を最大限ならしめるものである。 次いで、反応混合物を大気圧に戻す。その時、
温度は塩化物の温度、水酸化合物の含水率による
が、120〜125℃となる。 塩基性塩化アルミニウムを安定化するために塩
基性硫酸アルミニウムが製造される。硫酸アルミ
ニウムに対して化学量論的に10〜100％過剰、好
ましくは30〜70％過剰の水酸化アルミニウムと硫
酸を反応させる。反応によつて得られた懸濁溶液
は加熱され、15〜30分間沸点に維持される。しか
しながら、この保持時間は使用される水酸化アル
ミニウムの粒度によつて異なる。70〜100℃の温
度にあるわずかに塩基性化した硫酸アルミニウム
は一般式〔Aln（OH）_3o-n-2p Clm（SO₄）_p〕_z（但
しｎ、ｍ及びｐは前記の通りであつてｚは１で
ある。）に一致したアルミニウムクロロサルフエ
ートが得られるような割合で温度が120〜125℃の
間にはる塩基性塩化アルミニウム溶液を投入され
る。 塩化アルミニウム溶液への水酸化アルミニウム
の最大溶解量を確保するためには、１回あるいは
数回に分けて粒径30μ以下の水酸化アルミニウム
をほぼ100％過剰添加することが必要である。粒
径30μ以下の水酸化アルミニウムであれば、反応
物に対して極めてよく溶解し塩基性化に役立つ。 未反応の水酸化アルミニウムは最終製品である
塩基性アルミニウムクロロサルフエート溶液が得
られる過工程で回収される。回収される水酸化
アルミニウムの量は、使用される水酸化アルミニ
ウムの過剰量に依存するが、一般的には次の塩化
アルミニウムを製造するのに充分である。尚、不
足分は新らしい水酸化アルミニウムによつて補な
われる。この溶液は、一回あるいは数回に分けて
過剰に加えられる新らしい水酸化アルミニウムに
よつて、塩基性化される。 この過剰量は、水酸化アルミニウムの反応性及
び含水率にもよるが、10〜150％好ましくは70〜
120％である。事実、水酸化アルミニウムが大過
剰であつて、且つ、水分を非常に多含している場
合には、塩化アルミニウム溶液を希釈する結果と
なり、沸点が低下し、それ故、反応温度も低下す
る。従つて、この様な場合に於ては撹拌機加圧反
応容器中の圧力を増加することによつて補充しな
ければならない。 塩基性塩化アルミニウム溶液を塩化性硫酸アル
ミニウム溶液で安定化した後、塩基性アルミニウ
ムクロロサルフエートは通常の技術者によく知ら
れた技術によつて希釈され、冷却され、過剰の水
酸化アルミニウムを除去するために過される。 本発明に従つた工程に於て使用される水酸化ア
ルミニウムは違つた発生源のものであつてもよ
い。例えば、それは新らしく製造された水酸化ア
ルミニウムであつてもよい。しかしそれは経済的
な理由から、ボーキサイトからアルミナを抽出す
るバイヤー法で発生するヒドロアーシライト（ア
ルミナ水和物）を使うことが望ましい。 この場合のヒドロアージライト（アルミナ水和
物）含水量は望ましくは35％以下あるいは乾燥し
たものであつてもよい。不純物の許容量にもよる
が、アルミナ鉱石、例えば、ボーキサイトをその
ままあるいはこれを予備焼成した後のものでも直
接原料として使用し得る。 以下に実施例を掲げ説明するが、本発明はこれ
に限定されるものではない。 実施例 １ 162ｇの含水水和アルミナ（Al₂O₃ 62.8％）が
投入されている撹拌機付反応容器に、40％濃度の
塩酸（比重1.198）550ｇを注入した。ここで起こ
る過激な反応を40〜60℃に保持可能な適当な温度
制御装置によつて抑制した後、反応混合物を徐々
に105℃まで加熱して含水水和アルミナ324ｇをこ
れに注入した。この反応物を加熱し続けると大気
圧下123℃で沸騰が起こる。反応槽の温度は147℃
に達し、再び沸騰が起こる。加熱は初期の沸点で
３時間維持するように調整される。 過剰の水酸化アルミニウムの使用にも拘らず、
塩基性塩化アルミニウムの沈澱によつて生ずると
考えられる懸濁物濃度の上昇は生じない。反応を
停止し、圧力をゆつくり大気圧に戻し、撹拌しな
がら以下に述べる製法によつて製造した温度約80
〜90℃の塩基性硫酸アルミニウム溶液をこれに注
入する。この塩基性硫酸アルミニウム溶液は濃度
70％の濃硫酸91ｇを水和アルミナ55ｇに注ぎ、こ
の混合物を撹拌下で15分間沸点で加温し、次いで
冷水30ｇを注入し、続いて希釈のため熱水220ｇ
を注入することにより製造したものである。先の
１容反応槽にある塩基性塩化アルミニウムと塩
基性硫酸アルミニウムの反応内容物を撹拌機付２
容反応槽に移す。これに40℃の水700ｇを添加
し、反応内容物を40℃に冷却するために15分間撹
拌する。次いで懸濁溶液を過する。 12分内で比重1.225（20℃）の溶液1895ｇが回収
される。この溶液は比重が1.206となる様、水136
ｇで希釈される。一方、Al₂O₃ 57％、塩素イオ
ン２％を含有したさい207ｇが得られる。 このさいは実質的に過剰のアルミナと反応溶
液の一部から成つている。先の液を希釈した比
重1.206の製品組成はCl 10.0％ Al₂O₃ 10.5％
SO₄ 3.0％である。 実施例 ２ 塩化アルミニウム溶液を製造するために実施例
１のさい184ｇを濃度40％塩酸550ｇに投入し次
に塩化アルミニウムに含水水和アルミナ324ｇを
加えて、1.2気圧下146℃で３時間反応させ、塩基
性化を行う。 一方、塩基性硫酸アルミニウム溶液を残りの
さいに添加し、更に43ｇの水和アルミナを用いて
塩基性硫酸アルミニウムを製造する。その塩基性
硫酸アルミニウム溶液を沸騰させた後、冷水30ｇ
及び90℃の熱水220ｇで希釈し、得られた懸濁溶
液を塩基性塩化アルミニウム溶液に注入する。 次いで、この混合物に水830ｇを加えて希釈し、
40℃とする。この懸濁溶液を過することによつ
てAl₂O₃ 57.7％ Cl 1.93％を含んださい200ｇ
及び比重1.213の液2050ｇが得られる。この
液は水58ｇで希釈して比重を1.206に調整する。
2108ｇの最終製品溶液組成はCl 9.95％、Al₂O₃
10.6％ SO₄ 3.0％である。この様に本発明に於
ては、塩基性アルミニウムクロロサルフエートの
溶液を製造するに当り、アルミナの完全消費が行
われるが、他方公知のアルミニウム含有物を塩酸
と硫酸の混酸で105℃で分解した後、石灰あるい
は炭酸カルシウムで中和する方法にあつては、未
反応のアルミニウム含有物が多量の副生する石膏
に混入する結果、アルミニウム含有物質の完全な
有効利用が行なわれない。 実施例 ３ 実施例１と同様にして製造した塩基性塩化アル
ミニウム溶液の第１表の如く徐冷し、所定温度に
保持し、実施例１と同様の方法により製造した塩
基性硫酸アルミニウム溶液（温度約85℃）と塩基
性塩化アルミニウム溶液とを実施例１と同一の割
合で混合し、これに実施例１と同割合の水（40
℃）を添加して濾過した後、濾液に水を加え塩基
性アルミニウムクロロサルフエート溶液
（Al₂O₃10％）を得た。 この溶液の貯蔵安定性及び該溶液を使用してジ
ヤーテストを行つた。結果は次の通りであつた。 ・ジヤーテスト 水道水（Ｍ−アルカリ度61PPM、PH7.2）に
カオリンを加えて10PPM懸濁液とし、これに
所定温度の塩基性アルミニウムクロロサルフエ
ート溶液（30PPM）を加えて１分間急速撹拌
（150rpm）を行い、次いで12分間緩速撹拌
（20rpm）を行つた後、10分間静置して水面２
cmより下の上澄水を採り、濁度を測定した。ま
た生成フロツクの大きさについても観察した。 これらの結果を第１表に示した。 【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の一般式 〔Aln（OH）_3o-n-2p Clm（SO₄）_p〕_z 但し、3n−ｍ−2p／3nは0.4〜0.7 ｐは0.04n〜0.25n ｍ／ｐは８〜35 ｚは１ に一致するような製品を得るために、その組成の
   割合を選択して、予め塩基性塩化アルミニウムと
   塩基性硫酸アルミニウムを各々80〜120℃に加熱
   し、これらを反応させることからなる塩基性アル
   ミニウムクロロサルフエートの製造方法。 ２ 塩基性塩化アルミニウムが、実質的に過飽和
   の塩化アルミニウムが得られるような割合で、塩
   酸とアルミニウム化合物とを反応させ、次いで所
   望する塩基度に必要な水酸化アルミニウムの理論
   量に対して10〜150％過剰の水酸化アルミニウム
   と先の塩化アルミニウムとを撹拌条件下に温度
   140〜165℃、圧力0.5〜3.0気圧のもとで、最高５
   時間反応させて得られたものである特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ 塩基性硫酸アルミニウムが、硫酸アルミニウ
   ムに対して、化学量論的に10〜100％過剰の水酸
   化アルミニウムと硫酸とを混合、加熱し、次いで
   15〜30分間沸点に維持することにより得られたも
   のである特許請求の範囲第１項、または第２項記
   載の方法。