JPH06504757A - 硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶液の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶液の製造方法本発明は硫酸根を 含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶液の製造方法に関する。このような溶液 は水処理及び廃水処理の際に凝結剤として使用される。

従来から長年にわたって凝集剤として使用されて来た中性アルミニウム塩に対し て、近ごろ特に塩基性塩化アルミニウムがより有利であることが判明している。

塩基性塩化アルミニウムを使用した場合、水中に含まれている有害物質の凝結及 び沈澱は比較的広いｐＨ範囲で起り、生成したフロックはそのサイズが大きいの で容易に分離することができる。多価陰イオン、好ましくは硫酸イオンを上記塩 基性塩化アルミニウム中に導入することにより、凝結を更に改善することができ る。その理由は硫酸根を含む塩基性塩化アルミニウムが塩基性塩化アルミニウム よりも速やかに加水分解するからである。

硫酸イオンが塩基性塩化アルミニウム溶液に添加される、硫酸根を含む塩基性塩 化アルミニウム溶液の製造方法がＤＥ−ＡＳ第１゜９０７．３５９号明細書及び ＤＥ−ＰＳ第２，５４７．６９５号明細書で公知である。ＤＥ−ＡＳ第１，９０ ７，３５９号明細書によれば上記硫酸イオンの添加の際に上記塩基性塩化アルミ ニウム溶液の塩基度はカルシウム化合物又はバリウム化合物の添加により調整さ れる。これら公知の方法の欠点は、上記硫酸イオンの一部がＣａＳＯ４又はＢａ ＳＯ４として沈澱すること及びこれらの難溶性化合物を再利用不能な副産物とし て除去する必要があることである。加えてまたこれら公知の方法により製造され た溶液は不安定化する傾向がある。この不安定化傾向は具体的には難溶性アルミ ニウム化合物の沈澱又は塩析と云う望ましくない結果を生み、更にこの結果は凝 結効果の著しい減少に繋がる。

本発明の解決しようとする課題は、廃棄物を発生することなく、強力な凝結能力 と優れた保存安定性とを備え硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶液 を製造する方法を提供することにある。

加えて、上記溶液の塩基度は広範囲で調整可能であると共に上記溶液の不安定化 が回避されることが必要である。

上記課題を解決するため本発明は、硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム ）溶液の製造方法において、アルミニウムを含む物質を塩酸を用いて溶解する工 程と、次いでこうして生じた溶液から不溶性残渣を濾別する工程と、引き続いて この固形物の除去された溶液を蒸発濃縮する工程と、この蒸発濃縮された溶液か らＡｌＣｌ３・６Ｈ２０を晶出させて採取する工程と、このＡｌＣ１，・６８ｘ Ｏを１５０〜２００″Ｃで熱分解して固形状塩基性塩化アルミニウムに転化する 工程と、この固形状塩基性塩化アルミニウムを硫酸の水溶液中に添加し溶解して ＡＩ　（ＯＨ）、ＣＩ、（Ｓｏ、）、を生成する工程と、最後にこの塩基性塩化 アルミニウム硫酸アルミニウム溶液を４０〜７０°Ｃで１〜３時間にわたって熱 処理する工程とを有するように硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶 液の製造方法を構成した。

アルミニウムを含む物質として例えばアルミナ水化物が使用される。上記アルミ ニウムを含む物質の溶解に使用される塩酸のＨＣＩ含量は１５〜３５％である。

ＡｌＣｌｆｆ　・６Ｈ２０の採取は１回又は複数回の晶出操作を経て行うことが できるが、晶出物は、後続する部分的熱分解に最適の粒径を持つと共に残留水分 が僅少であることが要求される。上記晶出過程に再循環される母液から上記晶出 物を分離するためには遠心器が有効である。上記熱分解により生成した塩基性塩 化アルミニウムは大きな溶解度と共に最適の塩基度（ＯＨ：Ａｌのモル比）を持 つ必要がある。上記熱分解の際に生してＨＣｌを含むガス状分解生成物は塩酸の 水溶液に転化され、再び上記アルミニウムを含む物質の溶解に使用される。上記 塩基性塩化アルミニウムを硫酸の水溶液中に溶解して生成するＡＩ　（ＯＨ）、 ＣＩ。

（ＳＯ，）、は単量体としてのみならずオリゴマーとしてもまた存在するが、望 ましい重合度は上記熱処理の際に初めて得られる。

本発明の利点の一つは、従来から廃棄物として投棄され又は低度の技術的経済的 効果をもたらす程度の利用を余儀なくされていたアルミニウム含有物質を原料と して使用する点である。更に本発明の方法は殆ど閉じたプロセスであって、この プロセス内において副産物又は廃棄物の発生は大幅に排除されている。殊に上記 原料の溶解に必要な塩酸は上記ＡｌＣｌ！　・６Ｈ７０の熱分解の際に部分的に 回収される。即ち上記塩酸は再循環される利点を有する。また必要な塩基度を調 整する目的に、もしかすると廃棄物処理を要するような化学薬品は一切不用であ る。終わりに、本発明の方法により製造された溶液は非常に良好な実用的性質を 有するが、この性質の由来する処は上記の固形状塩基性中間生成物を作ること、 この塩基性中間生成物を硫酸の水溶液中へ投入すること及び上記塩化アルミニウ ム硫酸アルミニウム溶液を熱処理することに在る。

アルミニウムを含む物質としてアルミニウムを含む廃棄物を使用するのがよい０ 例えばアルミニウムのエツチング又はＡ　Ｉ　ＣＩ　ｓ触媒による有機合成の際 に発生するような化学工業廃液が適している。

また上記固形物の除去された溶液をＡ　Ｉ　Ｃｌ　ｓ含量が約３０重量％になる まで蒸発濃縮するのがよい、この蒸発濃縮の後、Ａ　Ｉ　Ｃｌ　ｓ・６Ｈ２０の 最適な晶出を行う。また上記ＡｌＣ１，・６Ｈ２０は粒径中央値ｄ、。が２５０ 〜４５０μｍであると共に残留水分値が３〜ｌＯ重量％であるのがよい、さらに 上記固形状塩基性塩化アルミニウムの塩基度（ＯＨ：Ａｌのモル比）は（１，３ ５：１）〜（２，２５：Ｉ）であるのがよい、こうすると上記固形状塩基性塩化 アルミニウムは溶解度が大きくなり、その９２〜９８重量％を占める部分が水又 は硫酸の水溶液に溶解する。また上記固形状塩基性塩化アルミニウムを、上記硫 酸の水溶液中に添加する以前に水に溶解するのがよい。また特に良好な溶解性を 得るためには、上記固形状塩基性塩化アルミニウムを、４０〜７０°Ｃにおいて 硫酸の水溶液又は水に溶解するのがよい。また上記塩基性塩化アルミニウム硫酸 アルミニウム溶液中のアルミニウム濃度が３〜１０重量％、好ましくは５〜７， ５重量％であるのがよい。また特に有利な性質を得るためには、上記塩基性塩化 アルミニウム硫酸アルミニウム溶液は上記熱処理の後において、塩基度（ＯＨ： Ａｌのモル比）が（１，０５：１）〜（１，９５：ｌ）であると共に硫酸根含量 が１〜６重量％、好ましくは２〜４重量％であるのがよい。また特に一定かつ良 好な性質を持つ上記固形状塩基性塩化アルミニウムを得るためには、上記ＡｌＣ ｌ３　・６Ｈ，Ｏの熱分解を流動床内で行うのがよい、この時、上記ＡｌＣｌ１ 　’　６Ｈｚ　Ｏ晶出物の粒径が２５０〜４５０μｍであれば有利である。また 場合によっては、上記塩基性塩化アルミニウム硫酸アルミニウム溶液を上記熱処 理の後に濾過するのがよい。

こうすれば、時には存在する固形物を原料としてプロセス循環経路内で再循環す ることができる。

以下本発明の主題につき実施例をもって詳述する。

実施例１ニ アルミニウム水化物を塩酸で処理して塩化アルミニウムを含む溶液を作り、不溶 性残渣を濾別した後、この溶液をＡｌＣ１，含量が３０重量％になるまで蒸発濃 縮し、続いて５００　ｋ　ｇ／ｈの割合で循環式懸濁液晶出器に給送した。次い でこの晶出器から晶出物懸濁液を取りだして遠心器に導入し、残留水分を約６重 量％含みＡｌＣｌ、・６Ｈ２０から成る晶出物を得た。続いてこの晶出物を流動 床反応器内で１７０〜１８０°Ｃで塩基度（ＯＨ；Ａｌのモル比）が１゜８：１ になるまで分解させた。上記流動床反応器から取り出された時、この分解物はＨ ，Ｏ含量値が３．９重量％、粒径中央値ｄ、。が３６０μｍであり、この分解物 の８７％を占める部分が粒径２００〜５００μｍの範囲内に在った。こうして得 られた固形状塩基性塩化アルミニウムは溶解性に優れ、その１重量部の９９．８ ％が約１００°Ｃにおいて２５重量部の水中に溶解できた。

６ｋｇの上記固形状塩基性塩化アルミニウムを６０°Ｃにおいて硫酸の水溶液中 に添加して溶解し、ＡＩ”＝５．５重量％、ＣＩ−＝８．７重量％、ＳＯ，”− ＝２．９重量％、残部は水なる組成を持つ塩基性塩化アルミニウム硫酸アルミニ ウム溶液を得た。続いてこの溶液を６０°Ｃにおいて撹拌しながら２時間にわた って熱処理した。

この熱処理の後、この溶液の塩基度（ＯＨ：Ａｌのモル比）は１゜５：１であっ た。上記固形状塩基性塩化アルミニウムにつき０．５重量％の不溶性残渣をこの 硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶液から濾別した。

上記硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶液はその製造後、非常に良 好な安定性を示した。即ちその混濁度は１日後に１゜４７Ｅ／Ｆ、３０日後に３ ．７ＴＥ／Ｆであった（ＴＥ／Ｆ＝ＤＩＮ　３８，４０４　Ｃ２に準拠してフォ ルマシン（Ｆｏｒｍａｚｉｎ）を基準とした混濁度の単位）。

実施例２： 実施例１で述べた製造条件下で硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）ｔ ８液を製造した。但し実施例１との相違点は、中間生成物として塩基度（ＯＨ： Ａｔのモル比）が２．１６：１の固形状塩基性塩化アルミニウムを流動床内で作 ることであった。各々６ｋｇの上記固形状塩基性塩化アルミニウムを異なった量 の硫酸の水溶液中に溶解し、さらに６０℃において２時間にわたる熱処理を行う て下記硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶液を得た：溶液２ａ　： 　ＡＩ”−７，２重量％、ＣＩ−＝９．９重量％、ｓｏ、”−＝３．９重量％、 塩基度（ＯＨ：Ａｌのモル比）＝１．６５：１゜溶液２ｂ：　Ａｌ”＝６．０重 量％、ＣＩ−＝７．１重量％、ｓｏ、”−一３．３重量％、塩基度（ＯＨ：Ａｌ のモル比）＝１．８：１゜上記硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶 液は両液共に非常に良好な安定性を有した。

実施例３： 本発明の方法により実施例１及び２で製造された硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化 アルミニウム）溶液１．２ａ及び２ｂから、各溶液１部を水１０部に混合した希 釈溶液を各々調製した。そしてこれら希釈溶液１．２ａ及び２ｂの凝結性能を所 謂Ｊａｒ試験により検査した。このＪａｒ試験では、先ず１ｍｌの５％活性炭懸 濁液を８００ｍ１の水に混合した。続いて凝結剤、即ち上記希釈溶液１．２ａ及 び２ｂの活性凝結剤物質Ａｌｔ　Ｏｚ　５ｍｇ相当量を、上記活性炭を混合した 水試料中に１２０回転／分を超える撹拌速度の下で１分間かかって投入した。そ の後、この混合液を１０分間にわたって４０回転／分で撹拌した。続いてフロッ クが所定の沈降時間内に沈積し、懸濁した活性炭は巻き込まれて擬障した０表１ に上記希釈溶液ｌ、２ａ及び２ｂの主な凝結性能を示す０表１から短時間内に非 常に良い残存混濁度が得られることが分かる。また上記希釈溶液２ａ及び２ｂの 調製に使用された硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶液は製造後１ ００日を経過しても変質することがなかった。

表１ 希釈溶液 １　２ａ　２ｂ フロツクのサイズ（ｍｍ）　２．５　３　４沈降時間（分）　＜３　＜２　＜１ ．　５残存混濁度（ＴＥ／Ｆ）　０．１４　０．２０　０．１５終わりに、硫酸 を上記塩基性塩化アルミニウムの水溶液中に添加し、次いで６０℃で２時間にわ たって熱処理を行って硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶液を製造 するように上記固形状塩基性塩化アルミニウムの溶解過程を変更した場合、得ら れた硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶液の性質は本発明の方法に よる製品に比べてひどく劣悪であることが判明した。即ち硫酸の水溶液を上記塩 基性塩化アルミニウムの水溶液中に添加するように本発明の製造方法から逸脱し て実施例１を実施すると、得られた硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム ）溶液を１：１０の割合で希釈した溶液の凝結性能は次のように悪化した：フロ ックのサイズ　０．３ｍｍ 沈降時間　〉１０分 残存混濁度　０．２２７Ｅ／Ｆ。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化アルミニウム）溶液の製造方法において、 アルミニウムを含む物質を塩酸を用いて溶解する工程と、次いでこうして生じた 溶液から不溶性残渣を濾別する工程と、引き続いてこの固形物の除去された溶液 を蒸発濃縮する工程と、この蒸発濃縮された溶液からＡｌＣｌ３・６Ｈ２Ｏを晶 出させて採取する工程と、 このＡｌＣｌ３・６Ｈ２Ｏを１５０〜２００℃で熱分解して固形状塩基性塩化ア ルミニウムに転化する工程と、この固形状塩基性塩化アルミニウムを硫酸の水溶 液中に添加し溶解してＡＩ（ＯＨ）ｘＣｌｙ（ＳＯ４）ｘを生成する工程と、最 後にこの塩基性塩化アルミニウム硫酸アルミニウム溶液を４０〜７０℃で１〜３ 時間にわたって熱処理する工程とを特徴とする、硫酸根を含む塩基性ポリ（塩化 アルミニウム）溶液の製造方法。
2. ２．アルミニウムを含む物質としてアルミニウムを含む廃棄物を使用する請求項 １の方法。
3. ３．上記固形物の除去された溶液をＡｌＣｌ３含量が約３０重量％になるまで蒸 発濃縮する請求項１又は２の方法。
4. ４．上記ＡｌＣｌ３・６Ｈ２Ｏは粒径中央値ｄ５０が２５０〜４５０μｍである と共に残留水分値が３〜１０重量％である請求項１〜３のいずれか１項の方法。
5. ５．上記固形状塩基性塩化アルミニウムの塩基度（ＯＨ：ＡＩのモル比）が（１ ．３５：１）〜（２．２５：１）である請求項１〜４のいずれか１項の方法。
6. ６．上記固形状塩基性塩化アルミニウムを、上記硫酸の水溶液中に添加する以前 に水に溶解する請求項１〜５のいずれか１項の方法。
7. ７．上記固形状塩基性塩化アルミニウムを、４０〜７０℃において硫酸の水溶液 又は水に溶解する請求項１〜６のいずれか１項の方法。
8. ８．上記塩基性塩化アルミニウム硫酸アルミニウム溶液中のアルミニウム濃度が ３〜１０重量％、好ましくは５〜７．５重量％である請求項１〜７のいずれか１ 項の方法。
9. ９．上記塩基性塩化アルミニウム硫酸アルミニウム溶液は上記熱処理の後におい て、塩基度（ＯＨ：ＡＩのモル比）が（１．０５：１）〜（１．９５；１）であ ると共に硫酸根含量が１〜６重量％、好ましくは２〜４重量％である請求項１〜 ８のいずれか１項の方法。
10. １０．上記ＡｌＣｌ３・６Ｈ２Ｏの熱分解を流動床内で行う請求項１〜９のいず れか１項の方法。
11. １１．上記塩基性塩化アルミニウム硫酸アルミニウム溶液を上記熱処理の後に濾 過する請求項１〜１０のいずれか１項の方法。