JPS5924727B2 - マグネシウムを含有する塩基性塩化アルミニウム塩の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマグネシウムを含有する塩基性塩化アルミニウ
ムの製造方法に関する。

更に詳しくは。塩基性塩化アルミニウムの水溶液に６０
℃以下で軽焼マグネシアまたは水酸化マグネシウムを添
加反応せしめて塩基度を５５〜６４に調整し、すぐれた
凝集性能を有した各種の用水、廃水の処理に好適なマグ
ネシウム含有塩基性塩化アルミニウムを製造する方法に
関するものである。

ここで言う塩基性塩化アルミニウムとは、一般に市販さ
れているポリ塩化アルミニウムちるいはこれに相当する
もので一般式（ＡＡ２（ＯＨ）ｎＣＡ’、ｎ″：Ｊｍ
で表わされる硫酸イオン１．５〜３．５係、塩基度４９
〜５４の範囲の組成を有するものである。

アルミニウム系凝集剤は、従来浄水において広く使用さ
れていたが、昨今は廃水処理の強化により、下水、産業
廃水にも大量に使用されてきている。

本来、凝集剤を使用する目的は水中の濁質あるいは溶存
する物質を凝集剤中の主要成分、例えばアルミニウム化
合物の析出により包含、吸着あるいは反応によって不溶
性アルミニウム化合物と共に水から分離することでちる
。

この目的に適した凝集剤の開発、改良がさかんに行なわ
れすぐれた凝集能力を持つ凝集剤が実用化されるように
なった。

塩基性塩化アルミニウムがその１つであり広範に使用さ
れている。

しかしながら現在市販されている塩基性塩化アルミニウ
ム凝集剤もいくつかの欠陥がありその改良が望まれてい
る。

その１つは低温時の凝集効果の低下であり、いま１つは
凝集フロックの処理、処分の問題である。

市販されている塩基性塩化アルミニウム凝集剤は低温で
も効果がちるものとされており、確かに他の種類の無機
凝集剤よりは良好でちるが、これは比較の問題であって
処理すべき水の温度が低くなれば相当に凝集効果は低下
する。

現に冬期、北陸、東北、北海道地方では凝集剤の量を増
さなければ一定の効果が得られないと言われないと言わ
れている。

また一方、凝集フロックの処理、処分については廃棄物
の投棄に対する一般の考え方が厳しくなったことや、廃
棄物投棄の規制化され水分８５％以下に脱水しなければ
ならなくなったこと等により、凝集物をやたらに処分で
きすくすったことによるものでちる。

本来、塩基性塩化アルミニウム凝集剤により発生する水
酸化アルミニウムのスラッジは多量の水分を包含したベ
タベタのもので、その沈降性、濾過姓が悪くスラッジの
濃縮１分離を効率的に行なうことが困難である。

本発明者等はこの点に注目し市販塩基性塩化アルミニウ
ムの欠陥を克服すべく検討を重ね塩基性塩化アルミニウ
ムをさらに高分子のものとし、且つ架橋度の少ないリニ
アーなポリマーとすれば一層すぐれた１生能を発揮する
ものと考えた。

一般に塩基性塩化アルミニウムを一般のアルカリ剤、す
なわちナトリウム、カルシウムの水酸化物、炭酸塩等に
より塩基度を上げていくに従ってポリマー化が進むこと
は知られているが、このポリマー化は種々複雑な構造に
よって一次元的、二次元的、三次元的に起こるため一層
に凝集能力に結びつけることはできない。

つまり、いくら高分子のポリマーにしても架橋度（二次
元的、三次元的結合）の高いものでは凝集能力はなくな
ってくるのである。

本発明者等は上記問題点を解決すべく研究を鋭意性ない
、市販塩基性塩化アルミニウムに塩基度を追カロする際
、中和アルカリ剤として軽焼マグネシアまたは水酸化マ
グネシウムを使用することで遂に目的さする性質を有す
る凝集剤を得ることができるに紋ったのである。

すなわち、本発明は塩基性塩化アルミニウムの水溶液に
６０℃以下で軽焼マグネシアまたは水酸化マグネシウム
を添力１することにより塩基度を５５〜６４の範囲にし
た塩基性塩化アルミニウム凝集剤の製造方法を提供する
ものでちる。

本発明の特徴は軽焼マグネシアまたは水酸化マグネシウ
ムによって塩基度４９〜５４程度から更に塩基度をｔげ
る段階にあり、推測ではこの段階で微妙な条件により一
次元的ポリマー化が急速に起こり始める。

付与する塩基度は高ければ高い程望ましい力Ｓこのポリ
マー化は塩基性塩化アルミニウム水溶液中に存在する硫
酸イオンが微妙に影響し１例えば硫酸イオン１．５〜３
．５％の範囲においては塩基度６５％以上になると急速
に架橋が起こり性能は極端に悪くなるものである。

既述のごとく本発明の重要なる骨子は塩基度付与剤、す
なわち中和アルカリ剤として軽焼マグネシアまたは水酸
化マグネシウムを使用することにある。

これにより、従来の一般のアルカリ剤による部分中和時
の欠点とされていたアルミニウムのゲル化現象あるいは
中和過程で炭酸ガスの発泡による操作性の問題等を解決
でき、同時に凝集性能のすぐれた高塩基度の塩基性塩化
アルミニウムにすることができる。

上記マグネシウム化合物により混入したＭｇイオンの凝
集性能に与える効果については、−概に理論ずけられな
いがＭｇイオンの場合、一般のアルカリ剤を使用した場
合問題とされるこれらアルカリ剤から製品中に混入する
不要塩類（ＮａＣＣＣａ Ｃａ ２ ）による凝集性能
ならびに安定性に対する悪影響も全くないうえ、推定で
はさらに何らかの形態でＡｌポリマー中に組込まれ性能
の向上に寄与しているものと考えられる。

本発明により得られた製品は、いづれも経時変化を示す
ことなく安定に存在し、６ケ月程度の貯蔵では性能の劣
化はほとんどない。

また、凝集性能は著しく良好で懸濁水に添カロ後短時間
でフロックを形成し、しかも非常に大きいフロックを形
成するので沈降性が良く、またスラッジの濃縮時にフロ
ックの収縮性（しまり度合）が大きいのでスラッジの濃
縮速度並びに濾過速度が著しく速いものとなる。

更に大きな特徴は低温時でも凝集効果の低下のないこと
である。

これらの性質は通常の市販塩基性塩化アルミニウム凝集
剤に関する一般概念を大きく逸脱するもので、これは塩
基度５５以上の高塩基度の範囲において塩基度の付与が
極めてスムーズ、且つ均一に行なわれるため、生成した
塩化アルミニウムが架橋度の少ないリニアーなポリマー
になったと推定されることと、先に述べた様に、一般の
アルカリ剤を使用した場合の混入塩類による悪影響がな
くなったこと、更に混入したＭｇイオンがＡｌポリマー
中に組込まれ凝集性能の向とに寄与していることによる
ものと考えられる。

本発明の原料とする塩基性塩化アルミニウムはいかなる
方法により調整したものでもよく１例えば水酸化アルミ
ニウムを当量以下の塩酸に溶かしたものでも、硫酸アル
ミニウムと塩化アルミニウムの混合水溶液にカルシウム
化合物を加えて硫酸イオンの大部分を石膏として除去し
たものでも。

また一般に市販されているポリ塩化アルミニウムを用い
るのももちろん可能である。

本発明に用いられる軽焼マグネシアおよび水酸化マグネ
シウムは原料水溶液中に粉体、スラリーいづれの状態で
加えてもよいが、凝集剤水溶液中のアルミニウム（Ａ
＃ ２０３として）濃度が５〜１５％にするのが適当で
ある。

尚、ここで言う軽焼マグネシアとは水酸化マグネシウム
を１０００℃以下で焼成した反応性のある酸化マグネシ
ウムである。

以下６本発明を詳しく述べるために実施例を示す。

実施例 １〜３ 硫酸アルミニウムと塩化アルミニウムの混合水溶液を６
０°Ｃ以上で炭酸カルシウムで中和した後。

生成析出した硫酸カルシウムを分離し、Ａ１２０３−１
２係、５Ｏ４−２１％、塩基度−５２の淡黄色透明な塩
基性塩化アルミニウム水溶液を得た。

この水溶液各１００Ｉを３個の２００ｍ＃ビーカーに採
り、室温で４拌しながら純度９７係の軽焼マグネシア各
０．４：ｌ’、１．１６Ｌ １．７５ｇを該水溶液中の
酸化アルミニウムを１０．５％とするに必要な量の純水
でスラリー伏さした後各々別個に２時間で徐々に添加し
た。

さらに２時間室温で攪拌を続けて反応を完結させ５５，
６０．６４の塩基度を有する淡黄色透明な塩基上塩化ア
ルミニウム水溶液、つまり本発明品をそれぞれＡｌ。

Ａ−２、扁−３，として各１１４．３．？を得た。

それらの組成は表−１の通りでちった。

次に１本発明品の性能を明確にする目的で対照として日
本水道協会規格に基づくポリ塩化アルミニウムの市販品
■および［Ｆ］を用いて無機性濁質に対する凝集効果を
調べた。

被処理水として地下水にカオリンを添カロし標準濁度３
０°および１００゜に調整したものを使用した。

ジャーテストは官本製作所製ジャーテスターを用い、被
処理水５００ｍ＃を５００ ｍｌのビーカーに入れ所定
量の凝集剤を添加後、急速攪拌（１５０ｒｐｍ）３分間
、緩速攪拌（５０ｒｐｍ）７分間行ない１回転翼を引上
げた後５分間静定し。

水面下２０朋の位置から上澄液５０ｍ１ｊを採取して、
残留濁度を測定した。

結果は表−２の通りであった。

実施例 ４ 実施例１〜３で使用した塩基度５２の塩基性塩化アルミ
ニウム水溶液１００ｇを２００ ｒｒＪビーカーに採り
、６０℃で攪拌しながら８．１％軽焼マグネシアスラＩ
Ｊ−１４，：ｌ’を１時間で徐々に添加した後、さらに
２時間攪拌を続けて反応を完結し塩基度６０を有する淡
黄色透明な塩基性塩化アルミニウム水溶ｉ（本発明品屑
４）を１１４．３ｇ得た。

この水溶液の組成は表−１の通りでらった。次に実施例
１〜３で行なった試験法と同様の方法で凝集性能を調べ
た。

結果は表−２の通りであった。

実施例 ５ Ａ１２０２−１０．５％、５ｏ４−２．７５％、塩基度
−５０、■の組成を有する市販ポリ塩化アルミニウム水
溶液１００ｇを２００ｍ！！のビーカーに採り、室温で
攪拌しながら２８．８％軽軽焼マグネシアワラ１Ｊ＝５
．ｃＢ’を２時間で徐々に添加した後、さらに２時間攪
拌を続けて反応を完結し塩基度６０を有する淡黄色透明
な塩基性塩化アルミニウム水溶液（本発明品／１６５）
を１０５ｇ得た。

この水溶液の組成は表−１の通りであった。

次に実施例１〜３で行なった試験法と同様の方法で凝集
性能を調べた。

結果は表−２の通りであった。

実施例 ６〜８ Ａ １１２０３として１％濃度の硫酸アルミニウム水溶
液に水酸化マグネシウムスラリーを加えてｐＨ６，０に
調節し水酸化アルミニウムを析出させた。

この水酸化アルミニウムを沢過して洗浄を十分に行ない
水酸化アルミニウム濃度２５％の脱水ケーキを得た。

次に、水酸化アルミニウムとして１モル相当量（３１２
ｇ）の該脱水ケーキに３５％塩酸１５６．４ｇを添加し
て６０℃で４時間攪拌を続けて反応を完結しＡ＃２０３
−１０．９％、５Ｏ４−１，６２％。

塩基度−５０の淡黄色透明な塩基性塩化アルミニウム水
溶液を得た。

この水溶液各１００ｇを３個の２００ ｍｌｌビーカー
に採り室温で攪拌しなから純＃９５％の水酸化マグネシ
ウム谷０．９’ｌ、１．７９ｇ、２７６、？を粉体で各
々別個に１時間で徐々に添加した。

さらに３時間室温で攪拌を続けて反応を完結させ５５．
６０．６４の塩基度を有する淡黄色透明な塩基性塩化ア
ルミニウム水溶液、つまり本発明品をそれぞれＡ６．腐
７．／１６．８として１０１〜１０３ｇ得た。

この水溶液の組成は表−１の通りでちづた。

次に実施例１〜３で行なった試験法と同様の方法で凝集
性能を調べた。

結果は表−２の通りであった。

比較例 １ 実施例１〜３で使用した塩基度５２の塩基性塩化アルミ
ニウム水溶液１００ｇを２００ ｍｌＪ ビーカーに採
り、実施例１〜３と同様の方法で２０．４％軽焼マグネ
シアスラリー１４．３ｇを添カロ反応さゼ、塩基度７２
を有する塩基性塩化アルミニウム水溶液（比較品扁１）
を１１４．、Ｌ？得たが反応完結後８時間で透明のまま
ゲル化した。

このゲル状塩基性塩化アルミニウムを３倍量の純水で溶
解した後、実施例１〜３で行なった試験法と同様の方法
で凝集性能を調べた。

結果は表−２の通りてらった。

比較例 ２ 反応製電を７５℃とした他は実施例５と同様の方法で、
塩基度６０を有する淡黄色透明な塩基性塩化アルミニウ
ム水溶液（比較品Ａ６２）を１１４．３ｇ得た。

得られた水溶液の組成は表−１の通りであった。

次に実施例１〜３で行なった試験法と同様の方法で凝集
性能を調べた。

結果は表−２の通りであった。

比較例 ３ 実施例１〜３で使用した塩基度５２の塩基性塩化アルミ
ニウム水溶深谷１００ｇを２個の２００ｍ１ｌビーカー
に採り１反応温度を３０°Ｃおよび６０°Ｃとする以外
は実施例１〜３と同様の方法で。

１５．８％水酸化ナトリウム水溶液１４．、ｌ’（１’
２０３−１０．５％、塩基度−６０とするに必要な量）
を添加したところ、いずれも中和過程でゲル状のアルミ
ニウム化合物が多量に析出した。

比較例 ４ 比較例−３と同様の方法で、３．２％水酸化ナトリウム
水溶液７１ ｇ（Ａ＃２０３−７％、塩基度−６０とす
るに必要な量）を添加反応させた。

いずれも中和過程で一部ゲル状のアルミニウム化合物が
析出したが、さらに２時間攪拌を続けたところ再び溶解
し塩基度６０を有する淡黄色透明な塩基性塩化アルミニ
ウム水溶液、つまり比較品扁３（３０℃反応）、４４（
６０℃反応）として各１７１ｇを得た。

得られた水溶液の組成は表−１の通りであった。

次に実施例１〜３で行なった試験法と同様の方法で凝集
性能を調べた。

結果は表−２の通りであつた。

比較例 ５ 実施例−５で使用した塩基度５０．１の市販ポリ塩化ア
ルミニウム水溶深谷１００ｇを２個の２００ｍ１ｌビー
カーに採り１反応温度を３０℃および６０°Ｃとする以
外は実施例−６と同様の方法で２５％炭酸ナトリウムス
ラリー１３ 、？ （Ａ［２０３−９，３％、塩基度−
６０とするに必要な量）を添力口したところ、いずれも
中和過程で炭酸ガスの発生による発泡が激しく、さらに
ゲル状のアルミニウム化合物が多量に析出した。

比較例 ６ 比較例−５と同様の方法で１０．３５％炭酸ナトリウム
水溶液３１．３ ｇ（Ａ［２ｏ３− ｓ％、塩基度−６
０とするに必要な量）を添カロ反応させた。

いずれも中和過程で炭酸ガスの発生による発泡と同時に
一部ゲル状のアルミニウム化合物が析出したが。

さらに２時間攪拌を続けたところ再び溶解し塩基度６０
を有する淡黄色透明な塩基性塩化アルミニウム水溶液つ
まり比較品４５（３０℃反応）。

／ｌ６−６（６０℃反応）として１３１．３．９を得た
。

得られた水溶液の組成は表−１の通りであった。

次に実施例１〜３で行なった試験法と同様の方法で凝集
性能を調べた。

結果は表−２の通りであった。

比較例 ７ 反応製電を３０℃および６０℃とし実施例−７と同様の
方法で塩基性塩化アルミニウムの塩基度を６０とするに
必要な量の水酸化カルシウムスラリーを添加したところ
、いずれも水酸化カルシウムが塊状に凝集し添加後５時
間を経ても大部分が反応しなかった。

比較例 ８ 実施例−５で使用した５Ｏ４−２，７５％、塩基度−５
０，１の組成を有する市販ポリ塩化アルミニウム水溶深
谷１００ｇを２個の２００ｍ＃ビーカーに採り１反応温
度を３０°Ｃおよび６０°Ｃとする以外は実施例５と同
様の方法で、２８．８％軽焼マグネシアスラリー７ ｇ
（ＡＡ２０３−９．８％、塩基度＝６６とするに必要な
量）を添加したところ反応終了直後透明のままゲル化し
た。

このゲル状塩基性塩化アルミニウムは純水中で白濁し全
く溶解しなかった。

実施例 ９ 本発明品の特徴である低温時の性能を明確にする目的で
本発明品Ａ−１、Ａ−３、Ａ−４、扁−５、／１６ ６
、 ／１６−８ 、と対照として比較品／１６１゜Ａ
２ 、Ａ３ 、Ａ５ならびに市販品■および■を用いて
低温時の無機性濁質に対する凝集効果を調べた。

試験法は被処理水として８〜１０℃の地下水を使用した
以外はすべて実施例１〜３と同様の方法で行なった。

結果は表−３の通りであった。

実施例 １０ 本発明品Ａ６．１〜３と対照として市販品■および［Ｆ
］を用い生成フロックの濃縮速度を調べた。

被処理水は地下水にカオリンを添加し標準濁度３５°に
調整したものを使用し、添カ目する凝集剤はＡ ｌ ２
０３表示で３ｐｐｍとした。

試験方法は被処理水２８０１を３００４のポリ容器に入
れ長さ１２ｏｍｍ、巾５０ｍｍの４枚羽根を１００ｍ７
１１間隔で２ケ所取付けた攪拌機で急速攪拌（８０ｒ、
ｐ、ｍ）３分間、緩速攪拌（２６ｒ、ｐ、ｍ）１０分間
でフロックを生成させた。

続いて１０分間静定後上澄液２７９１を除き全容１１と
し内径６４ｍｍの１１メスシリンダー中で濃縮フロック
の沈降速度を測定しフロックの濃縮速度とした。

結果は表−４の通りであった。

実施例 １１ 実施例−１０で使用した濃縮フロック各１１を官本製作
所製リーフテスターでＧ−４グラスフイルターを使用し
真空度７００ ｍｒｎＨ９で沢過速度を測定した。

結果は表−５の通りであった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 塩基性塩化アルミニウムの水溶液に６０℃以下で軽
   焼マグネシアまたは水酸化マグネシウムを添加反応せし
   め塩基度を５５〜６４に調整することを特徴とするマグ
   ネシウムを含有する塩基性塩化アルミニウムの製造方法
   。