JPS5839775B2 - エンキセイアルミニウムエンノ ヨウエキノ セイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塩基性アルミニウム塩の溶液の新規なまたは改
良された製造方法に関する。

従来、塩基性塩化アルミニウムの溶液に多価アニオンを
酸または塩形として添加することにより塩化物と多価ア
ニオンたとえば硫酸イオンの両方を含む塩基性アルミニ
ウム塩の溶液を調製することが提案されている。

第２の方法では、非塩基性塩化アルミニウムと多価アニ
オンを含有する溶液を形成し、次いでカルシウムおよび
バリウムの酸化物、水酸化物および炭酸塩から選ばれる
沈殿剤を添加して多価アニオンのある部分を沈殿させる
ことにより塩基性にすることが提案されている。

以下「沈殿剤」とは前述したバリウムおよびカルシウム
塩を意味する。

本発明によれば、（ａ）塩基性塩化アルミニウムの水溶
液に適当量の多価アニオンをこ呈で定義するような酸形
として添加する工程、および（ｂ）高められた温度で沈
殿剤を添加して周囲温度で安定な溶液が生じるのに十分
な多価アニオンを沈殿させる工程からなる塩基性塩化ア
ルミニウムの溶液の製造方法が提供される。

塩基性塩化アルミニウム溶液に導入するための「酸形の
多価アニオンの適当量」とは、混合物を還流温度に約２
時間加熱した際透明な溶液を生じかつ塩基性アルミニウ
ム化合物の沈殿をもたらさない量を意味する。

どんな特定の理論にも制限されたくはないが、溶液の酸
性度はアルミニウム化合物の構造中への多価アニオンの
導入が起り得る前に６酸に対する臨界値に達することが
必要であると考えられる。

この値は種々の多価酸を種々の量添加することにより達
せられる。

したがって、燐酸アニオンの導入はアルミニウムのダラ
ム原子当り０．１モルの燐酸という低さの添加で行うこ
とが出来、一方はるかに多くの硫酸が必要であり、アル
ミニウムのダラム原子当り０．８モルの量で十分である
。

アルミニウムグラム原子当り約０．４モルの硫酸しか添
加されないと、塩基性アルミニウム化合物の沈殿問題が
生じた。

本発明による方法は沈殿剤の添加により過度の多価アニ
オンの沈殿を伴うので、実際には最終生成物の性能を考
慮して実質的に最小量の沈殿剤および多価酸を用いるこ
とが商業的に望ましい。

したがって、アルミニウムグラム原子当り約０．８モル
以上の多価酸を添加することは必要ではなく、そのよう
な添加量で典型的な生成物を製造することが出来る。

塩基性塩化アルミニウムの溶液に多価アニオンを酸形で
添加する場合、溶液の粘度は増大し、もし添加をある時
間にわたって徐々に行うと添加終了時に達成される最大
値に到達する傾向があることが観察された。

然る後、粘度は時間と共に減少する傾向にある。

塩基性化を遅らせると、生成物は水精製または汚水処理
で幾らか劣った性能を示すことが見出された。

したがって、溶液の実質的に最大粘度点で沈殿剤の添加
−１始することが好ましい。

多価アニオンはバリウムまたはカルシウムと化合して実
質的に水不溶性塩となるように選ばれ、こ又では２−：
ｌ／１００５’以下の溶解度が実質的に不溶性と考えら
れる。

したがって、多価アニオンはｆａ酸、燐酸、フマル酸、
コハク酸またはこれらの混合物であることが出来るが、
しかし現在硫酸塩が単独でまたは燐酸と組合せて最も好
ましい。

多価アニオンは塩基性塩化アルミニウムに濃溶液として
添加するのが便宜的である。

したがって、たとえば少なくとも９０％Ｈ２ＳＯ４また
はＨ３ＰＯ４、便宜的には少なくとも９５％Ｈ２ＳＯ４
またはＨ３ＰＯ４を含有する硫酸または燐酸の水溶液を
用いることが出来る。

塩基性アルミニウム溶液への多価アニオンの酸形として
の添加は一般に酸の量および濃度により温度を最大的９
０℃まで上昇させる。

溶液は沈殿剤の添加前に還流までの任意の高められた温
度まで熟成することが出来るが、しかし熟成時間は短い
方が好ましい。

溶液の温度は必要なら外部冷却によりまたは周囲温度の
水で希釈して調節することが出来、沈殿剤の添加温度に
達するには約２０−３０重量％の水で十分である。

反応の第２段階で、沈殿剤は好ましくは溶液の温度が少
なくとも最初において８０−９０℃である時に添加され
る。

多価アニオン特に硫酸アニオンの沈殿には、炭酸カルシ
ウムが好ましいカルシウム塩であり、有利にはスラリー
として導入される。

沈殿剤の添加は少なくとも３０分〜２時間、より好まし
くは最大１時間にわたって行うのが好ましい。

攪拌は添加時間中保持され、混合物は制御された方法で
冷却せしめられる。

沈殿剤との反応を余り長く続けると、生成物が不安定に
なる傾向が増大し得る。

溶液の温度は沈殿剤の添加開始の約１時間後に６０〜７
０℃になるのが好ましい。

沈殿剤の添加および反応を比較的長い時間たとえば１時
間続ける場合は、温度は約数分で７０°Ｃ以下に低下さ
せることが必要である。

しかし沈殿剤の添加および反応を比較的短時間たとえば
３０分続ける場合、冷却は著しくゆっくりとなることが
出来、たとえば約３０分後に７０〜６０℃の温度に達せ
られる。

温度が約６０℃以下になったら、冷却速度の変化は最終
生成物の性質に影響するところがより少なくなると考え
られる。

便宜的には、溶液は約１時間〜２時間にわたって室温ま
で冷却することが出来る。

溶液の冷却および特に溶液が６０−７０℃以上の温度で
ある時間の長さを制御することにより、安定でかつ良好
な希釈特性を有する。

すなわち普通水処理およびスラッジ脱水に使用される濃
度まで希釈して放置により沈殿を形成しない安定な溶液
を与えることが出来る塩基性アルミニウム溶液を得るこ
とが出来る。

混合物の攪拌は少なくとも通常約２時間柱度である沸騰
が終るまで継続するのが望ましく、次いで混合物を沢過
する。

沈殿後溶液中に残るアルミニウム対多価アニオンのイオ
ン比が１：０．５〜１：０．０５、望ましくは少なくと
も１：０．１、好ましくは１：０．２以下の範囲内にあ
るように十分な沈殿剤が添加される。

このようにすることにより、得られる溶液の塩基度を４
０〜７５％、好ましくは５０〜６７％の範囲内に入るよ
うに調整することが出来る。

本発明で使用するのに適した塩基性塩化アルミニウムの
溶液はそのま匁商業的にまたは固体塩基性塩化アルミニ
ウムを溶解することにより得ることが出来る。

普通、このような溶液は約５０〜８０％の塩基度を有す
る。

本発明による方法によって製造される多価アニオンを含
有する塩基性塩化アルミニウムの溶液は凝集たとえば懸
濁物質を含有する水の処理にまたは有機または無機下水
汚物スラッジの脱水に用いることが出来る。

懸濁物質を含有する水の例として家庭および工業廃水、
下水および人間消費または工業工程に用いるための供給
水が挙げられる。

懸濁物質は有機質または無機質またはその両方であるこ
とが出来る。

一般に凝集において使用される凝集剤の量は被処理水１
１当り１〜５０即、しばしば２〜１０■／ｌであり、脱
水において使用される調整剤（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎ
ｇ ａｇｅｎｔ ）の量は一般にスラッジ中の乾燥固体
の重量に基づいて０．５〜１０重量％、しばしば１〜６
重量％であり、凝集剤および調整剤の量はＡｌ２Ｏ３と
して計算される。

通常、凝集または脱水には希薄溶液が使用されるが、し
かし、製造および輸送の容易さからより濃縮された溶液
が一般に製造され、したがって使用前には一般に溶液は
現場で約１０分の１またはそれ以上に希釈される。

さらに、生成物の溶液は希釈前に長期間貯蔵することが
出来、しかもアルミニウム分が沈殿して得られる溶液を
損うようなことはない。

特に、本発明により製造されたアルミニウム対多価アニ
オンのイオン比１：０．０５〜１：０．２および塩基度
５０〜６７％を有する溶液は良好な貯蔵性と希釈特性を
示し、そこに含まれるアルミニウム化合物は沈殿する傾
向がほとんどなく、したがって水処理および下水スラッ
ジ処理に効果的に用いることが出来る。

本発明のある実施態様を例を挙げて詳述する。

例１ 濃硫酸（９８％、４７．６８Ｐ）を塩基性塩化アルミニ
ウムの溶液（２００Ｐ、５９．４％塩基度および１５．
０％ｗ／ｗアルミニウム（Ａ１３０３として）を有する
）に３０分にわたって導入した。

温度は約９０’Ｃに上昇し、アルミニウム対硫酸のイオ
ン比的１：０．８の透明な溶液が得られた。

次に、固体炭酸カルシウム（４３，８Ｐ）を上記溶液に
徐徐に２時間にわたって絶えず攪拌しながら添加し、混
合物を自然に冷却させた。

攪拌を約２時間続け、その間硫酸カルシウムが沈殿した
。

次に、沈殿を戸別し、９，４％アルミニウム（Ａｌ２Ｏ
３として）、２．６％ｗ／ｗ硫酸塩（ＳＯＸ−として）
を含有し、かつ塩基度６４．５％を有する透明な生成物
を得た。

例２ 濃硫酸（９８％、４７．７ｙ）を例１と同じ塩基性塩化
アルミニウム溶液に３０分にわたって導入した。

溶液の温度は再び９０℃に達した。溶液を５０ｒｒＬｌ
の水を添加して約８０℃に冷却し、次いで炭酸カルシウ
ムのスラリー（４４？水中４３．８Ｆ）を約１時間にわ
たって絶えず攪拌しながら導入した。

混合物の攪拌を沸騰が停止するまでさらに２時間続け、
次いで混合物を沢過して硫酸カルシウムを除去した。

得られた溶液は９，９％ｗ／ｗアルミニウム（Ａ１２０
３として）、２７％ｗ／ｗ硫酸塩を含有し、かつ塩基度
５６．０％を有した。

例３ この例では、例１の生成物の下水スラッジの脱水におけ
る効果を、Ｃ１、市販の塩基性塩化アルミニウム溶液（
１５，０％Ａｌ２Ｏ３，５９，４％塩基度）およびＣ２
、上記塩化アルミニウム溶液と硫酸のアルミニウム対硫
酸イオン比１：０．１の混合物およびＣ３、日本のタキ
肥料製造会社から市販されているポリ塩化アルミニウム
溶液（１０，２％ｗ／ｗＡ１２０３．５０．０％塩基度
）とショア、ｌ：ｆ過試験により比較した。

脱水されたスランジは次の主な特徴；−中間濃度の家庭
および工業（短い下水管）混合下水を処理する下水工場
から得られた固形分４．８％ｗ／ｗの１次の腐植スラッ
ジの混合物であった。

比沢過抵抗（ＳＲ）を４×１０１２ｒｒＬ／ｋｇおよび
３、０ Ｘ １０１２ｍ１ｋ、ｇに低減するのに必要な
調整剤の量を各々下水スラッジ乾燥固体含量に対する％
ｗ／ｗＡ１２０ｓ添加量として示す。

添加量が低いほど生成物の脱水における効果がより太き
い。

Ｆは生成物を用いてＳＲに達することが出来なかったこ
とを示す。

表■から、本発明による生成物がＣ１またはＣ２より著
しく優れており、またＣ３と比較し得るものであること
が分る。

例４ この例では、次の主な特徴ニー中間濃度、混合工業／家
庭および短／中長下水管の下水を処理する下水工場から
得られた固形分３％ｗ／ｗの一次および活性スラッジの
混合物について例３と同じ方法を行った。

結果を表■に示す。表■から、 本発明による生成物が比較生成物の斗 ＊いずれよりも著しく効果的であることが分る。

例５ この例では、初期においてｐＨ７，Ｌヘイギンカラー３
０単位および濁り度３．２ＦＴＵ （ホルマジン濁り
度単位）を有する沼地の水を清澄化するに当ってジャー
テス） （Ｊａｒ Ｔｅ５ｔ ）により例１および２の
生成物の効果を比較生成物Ｃ１およびＣ３と比較した。

水を表■に示す添加量水準（Ａ１２０３■／ｌとして）
を与えるのに適当量の生成物で処理した。

フロック寸法をスタンダードチャートと比較して測定し
、通常の装置を用いてヘイゼンおよびＦＴＵ測定を行っ
た。

結果を表■に要約するが、こ文でより有効な生成物は最
も大きいフロックを生じ（フロック寸法は「Ａ」−０，
３−０，５ｍｍ、 ｒＢＪ −０，５−０，７５ｍｍ
、 「ＣＪ＝０．７５−１．０ｍｍ、「ＤＪ ＝−１
，０−１，５ｍｍ。

「ＥＪ −１，５−２，２５ｍｍ、「ＦＪ −２，２５
−３，０取で示され）かつヘイゼンカラーおよび零に近
い濁り度により示される一層透明な水を生じる生成物で
ある。

表■から、実験誤差の範囲および例の条件内で、本発明
の生成物は生成したフロック寸法および除去された濁り
度の点で比較生成物より優れており、残存する色の点で
比較し得るものであることが分る。

＊例 ６ 例６では、例５と同様の比較を行ったが、たたし初期に
おけるｐＨ８，２、ヘイセンカラー２０単位および濁り
度４．０ＦＴＵの低地の川から得られた水を用いた。

結果を表■に示す。表■から、例の条件下では本発明に
よる生成物は両方共生じた最終フロック寸法および残存
する色の点で比較生成物のいずれよりも著しく優れてお
り、また例１の生成物は濁りの除去についてもいずれの
比較生成物よりも優れていることが分る。

例７ この例では、オルト燐酸（０，６６７モル、８８％）を
塩基性塩化アルミニウム溶液（１０モル、１５％Ａ１２
０３）に還流下で攪拌しながら注意深く導入した。

還流をさらに１５分間続け、次いで溶液を９０℃に冷却
させ、その後炭酸カルシウムスラリ（０，２３４モル）
を攪拌しながら１時間にわたって導入し、その際溶液の
温度は実質的に低下した。

冷却および濾過後、９，３％ｗ／ｗＡ１２０３を含有し
かつ塩基度４２．９％を有するかなり流動性の液体が得
られた。

例８ この例では、例７と同じ方法を行ったが、ただしオルト
燐酸および炭酸カルシウムの容量は０．２モルおよび０
．１モルであり、溶液は沈殿剤を添加する前に７時間還
流した。

得られた溶液は１５．２％Ａｌ２Ｏ３を含有しかつ塩基
度５７．４％を有した。

例９ この例では、例８と同じ方法を行ったが、ただしオルト
燐酸および炭酸カルシウムの容量は０．１モルおよび０
．０５モルであった。

得られた溶液は１３．６％Ａｌ２Ｏ３を含有しかつ塩基
度５４．７％を有した。

例１０〜１４ これらの例では、例３の方法にしたがって例７．８およ
び９の生成物の効果を生成物Ｃ１およびＣ３との比較に
おいて証明した。

用いたスラッジは次の特性を有した： すべて中間濃度、混合家庭／工業下水の処理より得られ
る下記のスラッジ 例１０消化１次＋活性スラッジ、固形分３．３％＊例１ 例１ 例１ 例１ １ １次子腐植スラッジ、 ２ １次＋腐植スラッジ、 ３消化１次＋活性スラッジ、 ４ １次＋活性スラッジ、 固形分２．９％ 固形分７．４％ 固形分３６％ 固形分６．１％ 表Ｖおよび■より、例７．８、および９の生成物が比較
Ｃ１よりも実質的に優れており、またすべてを考慮して
比較Ｃ３と同等であることが分る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多価アニオンを含む塩基性アルミニウム塩の溶液を
   製造する方法において、 （ａ） 塩基度が５０〜８０％の塩基性塩化アルミニ
   ウムの溶液中に、多価酸をアルミニウム１モル当り多価
   酸０．１〜０．８モルの範囲内で選んだ量で導入して溶
   液が還流温度に加熱されても析出物が生じないようにし
   、 （ｂ） 溶液の温度を８０℃〜工程（ａ）での還流温
   度の範囲に上昇させ、 （ｃ） 溶液の温度を８０〜９０℃の範囲内に調節し
   、（ｄ） 溶液中に、約２時間以下の期間に亘って、
   多価酸の一部を溶液から不溶性のカルシウムまたはバリ
   ウム塩として沈殿させるのに充分なカルシウムまたはバ
   リウムの酸化物、水酸化物あるいは炭酸塩を導入し、多
   価アニオン対アルミニウムのモル比を０．０５：１〜０
   ．２：１の範囲内に選んで溶液内に残し、生成した塩基
   性アルミニウムの塩の塩基度が４０〜７５％の範囲とな
   るようにすることを特徴とする、塩基性アルミニウム塩
   溶液の製造方法。