SE440497B - Aluminiumkloridkomposition for vattenrening, slamavvattning och vextavvattning samt forfarande for dess framstellning - Google Patents

Description

81018-29-3 10 15 20 25 3D Dwag - åßwfnz] n, ' där B betecknar alkalisk jordartsmetall, n är ett positivt heltal och där x är ett tal i intervallet l-2,7.

Flerkärniga aluminiumkloridlösningar av PALC-typ beskrives i FR,Al, 7512975, enligt vilken lösningarna tillverkas genom alkali- sering av aluminiumkloridlösningar med lösningar av alkalihydroxid.

Det har emellertid enligt referensen ej varit möjligt att framställa klara, stabila lösningar annat än i mycket utspätt tillstånd. Med "stabil lösning" menas här och i det följande en lösning som ej för- ändras med avseende på sammansättning och egenskaper ens under längre tids förvaring. Det anges sålunda i nämnda referens att man under särskilda betingelser kan erhålla en lösning med upp till 0,40 moler Al per liter. Denna lösning som emellertid har starkt begränsad sta- bilitet, måste direkt injiceras i det vatten som skall renas. Av re- ferensen och i synnerhet exemplen häri torde klart framgå, att lös- ningar med aluminiumkoncentrationer högre än ca 0,1 mol/l ej kan för- väntas vara effektiva och stabila vid de kända PALC-lösningarna enligt referensen.

En väsentlig fördel med denna andra typ av flerkärniga aluminium- kloridlösningar, dvs PALC-lösningar, är emellertid att de bör kunna tillverkas till betydligt lägre kostnader än de inledningsvis disku- terade PAC-lösningarna på grund av den betydligt mindre komplicerade tillverkningsproceduren och därmed konkurrera med nämnda PALC-lös- ningar under förutsättning av att tillräcklig effektivitet skulle kunna uppnås. Lösningarnas effektivitet kan endast ökas genom att höja antingen totalhalten aluminium i lösningen eller andelen alumi- nium närvarande som flerkärniga komplex eller båda halterna. De hit- tills kända PALC-lösningarna har inte visats kunna konkurrera med de dyrare PAC-lösningarna, beroende på att lösningarna icke kunnat göras _ tillräckligt koncentrerade med bibehållen stabilitet. l0 15 20 25 30 35 8101829-3 Det har nu överraskande visat sig möjligt att åstadkomma väsentligt förbättrade PALC-lösningar utan de olägenheter och begränsningar som tidigare varit förknippade med sådana lösningar. Uppfinningen bygger på den överraskande stabiliserande effekt, som erhålles vid använd- ning av karbonater eller vätekarbonater av alkalimetall eller alka- lisk jordartsmetall som alkaliseringsmedel vid framställning av lös- ningarna. Som alkalimetall räknas här och i det följande även ammo- niumjon. Karbonatets eller vätekarbonatets stabiliserande verkan på lösningarna är inte helt klarlagd. Man har inte med vanliga analys- metoder kunnat påvisa några rester av karbonat i lösningarna. Det förefaller dock sannolikt att vissa ytterst små spårmängder av kvar- varande karbonat ändå finns närvarande och att dessa på ett synergis- tiskt sätt samverkar med de under alkaliseringen bildade flerkärniga komplexen, så att de erhållna lösningarna kommer att bli stabila över såväl större koncentrationsområden som under längre tid än vad som tidigare kunnat uppnås.

De nya aluminiumkompositionerna av PALC-typ med flerkärniga komplex enligt uppfinningen är således stabila vattenlösningar, som känne- tecknas av att de innehåller joner av alkalimetall och/eller alka- lisk jordartsmetall i en mängd som stökiometriskt väsentligen mot- svarar OH-innehållet i lösningen och att det totala aluminiuminne- hållet är ca 1 - 2 mol per liter. Särskilt effektiva lösningar kan tillhandahållas enligt uppfinningen, vari åtminstone omkring 40% av det totala aluminiuminnehâllet föreligger i form av flerkärniga komplex av inledningsvis beskriven typ. Om så önskas kan kom- positioner enligt uppfinningen tillhandahållas där mer än ca 80% av aluminiuminnehàllet föreligger som nämnda flerkärniga komplex vid ett totalt aluminiuminnehåll ej överstigande ca l,6 moler per liter.

De nya PALC-lösningarna enligt uppfinningen kan sålunda hälla från ca l,5 och ända upp till 8,3 viktprocent Al203 motsvarande ett aluminiuminnehåll på ca 0,32 - 2,0 mol/l beroende på önskad grad av flerkärnighet, vilket i sin tur är beroende av den maximala 8101829-a 10 15 20 25 30 35 alkaliseringsgraden, som lösningarna kan bibringas utan utfällning av hydroxider.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen tillhandahâlles ett förfarande för framställning av den nya aluminiumkloridkompositionen, vilket kännetecknas av att man bringar ett karbonat eller vätekarbonat av alkalimetall eller alkalisk jordartsmetall och en aluminiumklorid i vattenlösning, att mängden aluminiumklorid därvid väljes så att förutbestämd total aluminiumhalt mellan ca 1 ooh ca 2 mol per liter kerhålles i lösningen och att mängden karbonat eller vätekarbonat väl- jes så i förhållande till mängden aluminiumklorid, att förhållandet mellan antalet moler OH och totala antalet moler aluminium i den resulterande lösningen ej väsentligt överstiger det värde som be- stämmes av följande sammanhörande värden: i Al OH/Al mol/l molförhållande 0,32 e 2,4 l,0 2,25s l,65 2,0 l,8 l,5 2,0 1,0 PALC-lösningar enligt uppfinningen framställes lämpligen genom alka- lisering av koncentrerade AlCl3-lösningar med karbonat eller väte- karbonat av alkalimetall eller alkalisk jordartsmetall. Ett lämpligt alkaliseringsmedel är natriumkarbonat, dvs soda, eftersom detta är en synnerligen billig råvara. Alkaliseringen gär vid rumstemperatur relativt snabbt, och är vanligen klar på mindre än en timme. Under alkaliseringen avdrives koldioxid, varför alkaliseringen måste ske under kraftig omrörning, så att koldioxidavdrivningen pâskyndas.

Alkaliseringsgraden begränsas i koncentrerade lösningar av karbo- natets löslighet och i mera utspädda lösningar av risk för utfällning av aluminiumhydroxid. Alkaliseringsgraden kan därför aldrig överstiga l,25 mol karbonat eller 2,5 mol vätekarbonat per mol AlCl3, dvs ett 10 15 20 25 30 35 8101829-5 OH/Al-förhållande = 2,5:l. Alkaliseringen kan alternativt genomföras väsentligen simultant med upplösningen av fast aluminiumklorid utan att den erhållna lösningens egenskaper påverkas. Föredragna alterna- tiva utföringsformer av förfarandet framgår av kraven 5 - 8.

I tabell I nedan anges den maximala alkaliseringsgraden uttryckt som molförhållandet OH/Al vid olika totala aluminiumhalter Altct ningen samt beräknad grad av flerkärnighet. Flerkärnigheten uttryckes som den andel av det totala aluminiuminnehållet, som förekommer i i lös- form av flerkärniga komplex.

TABELL I Altot Maxlalkaliseringsgrad lg 3 Al203 Flerkärnighet mol/1 molförhállande OH/Al g/cm % % 2,0 l 1,23 8,3 40 l,8 l,5 l,22 7,5 60 1,65 2,0 1,22 6,8 80 l,O 2,25 l,l4 4,5 90 0,32 2,4 ca l,08 ca 1,5 96 De tillverkade lösningarna är stabila under flera månader vid rums- temperatur och kan spädas minst l0 ggr utan risk för utfällning.

Uppfinningen skall nu närmare illustreras genom icke begränsande exempel som belyser kompositionernas egenskaper såsom flocknings- medel.

Exempel l PALC-lösningar med olika grad av flerkärnighet (40, 80 resp 90 %) har prövats vid flockningar i laboratorieskala i jämförelse med tre andra flockningsmedel, nämligen ALG, dvs granulerat aluminiumsulfat av kommersiell typ, FALS, dvs alkaliserad aluminiumsulfatlösning samt en kommersiell PAC-kvalitet (SACHTOKLAR). Av dessa medel har beretts klara lösningar med 0,32 moler Al per liter (motsvarar l0O g ALG per liter). 10 15 20 25 30 8101829-3 Flockningsförsöken utfördes enligt följande metodik. Kemikalierna tillsattes det vatten som skulle renas under l0 sekunders snabb omrörning, varefter flockbildning fick ske under 20 minuters långsam omrörning med en periferihastighet på 0,1 m per sekund. Sedimentering fick äga rum under l0 minuter, varefter 200 ml prov avsögs vid ytan för analys. I en första försöksserie gjordes flockningsförsök på vatten från Lussebäcken. Resultaten av försöken framgår av tabell II.

I tabellen visas flockningsresultaten dels som den erhållna rest- grumligheten uttryckt i FTU, dvs Formazin Turbidity Units, varvid ett högt värde motsvarar hög grad av grumlighet, och dels som en visuell bedömning av flockbildningen, kallad "Flock". Resultaten visar att PALC-lösningarna med den högsta graden av flerkärnighet har bättre flockningsegenskaper än såväl ALG som FALS och är helt jämförbar med den väsentligt dyrare PAC-produkten (SACHTOKLAR).

Flockningen har genomförts med två olika doseringar av aluminium, nämligen 3,5 mg/l resp 2,6 mg/l. I en försöksserie doserades flock- ningskemikalierna till det förorenade vattnet utan någon föregående ' pH-justering, medan i tvâ försök pH sänktes något innan kemikalie- tillsatsen gjordes.

Exempel 2 En andra försöksserie genomfördes analogt med metodiken i exempel l, varvid flockningen genomfördes på biologiskt renat avloppsvatten från Helsingborgs avloppsreningsverk. Resultaten av försöken framgår av tabell III, som visar att PALC-lösningarna med högst grad av fler- kärnighet har bättre flockningsegenskaper än ALG och FALS. Fosfor- utfällningen är ungefär densamma med samtliga flockningskemikalier, men avloppsvattnet innehöll vid försökstillfället extremt litet fosfor, mindre än l mg/l, varför icke dessa resultat är allmän- giltiga. 8101829-3 .~mELo: cw wxpwmn vwxuhs Lm m :oo m:«:v~«n¥uo~m Fmegoz Lw N Lwu .m|o wmgwumxm =wm=«=v-p¥uo~m ^x e m.N m.w w w.~ m.m m ~.m ~.~ ^m Q m.N m.@ « w.~ m.@ m ~.w w.~ ^& om =v UA<@ m ~.w m.w m «.m m.@ m ~.m ~.~ A* om =v u4<@ N ~.« m.@ N m.« m.@ N ß.m m.~ ñx De w@>@ -w-=mw=Lw¥Lw_Lv Q4<@ m ~.m m.w m m.m m.w m m.m «.> w¿ N o.« «.w N @.« «.w N ~.« m.ß w4< :hm :hu :Hm ^x¥uo~m ~s=»ø :Q ^x¥u°Fm ~E:»ø :Q ^xxuo_L ~s=Lø :Q pmLwww=w|=Q umgmpmswlza m=?Lw@m=w-=@ =wm=H w«_~¥«Emxwm=@=¥uo~m ~< ~\me m.~ mcvßwwom _< ~\mE m.m m=wL@m°Q ~< ~\ms m.m m=+;wwon :Pm m.w pw=m@~E=Lm zoo m.~ :Q uwe =w¥uwnwmw=¿ =«Lw =wppw> >m m=«=xuo~L HH 44mm 10 l5 20 25 8101329-3 Det har ju tidigare varit känt att produkter med hög halt av fler- kärniga aluminiumhydroxidkomplex, t ex PAC, fäller ut mindre fosfor u N än aluminiumsulfat i motsvarande mängd, något som dock delvis kom- penseras av den goda flockavskiljningen. Försöken har genomförts med två olika doseringar, nämligen motsvarande 8,6 mg/l Al och 4,3 mg/l Al, som framgår av tabell III nedan. *f TABELL III Flockning av biologiskt renat avloppsvatten från Helsingborg (pH 7,6; grumlighet 2,7 FTU; Ptot 0,93 mg/l) F10ckn¿ngSkemíka1íe Dosering 8,6 mg/l Al Dosering 4,3 mg/l Al (Flerkärnighets- pH Gruml.P Flockx) pH Gruml P - Flockx) d _ 7 to: , m: 9" l °) F10 mg/i I F10 mg/i ALe 6,9 2,4 0,21 2 7,1 2,8 0,41 2 FALs 7,0 2,4 0,19 s 1 7,2 2,5 0,36 s PALc (40%) 7,0 2,3 0,20 s 7,2 3,1 0,47 2 PALc (ao %) 7,2 1,7 0,18 s ' 7,4 2,s 0,40 s PALc (90 z) 7,3 1,1 0,17 s 7,4 1,8 0,44 s PAc (sachwkiar) 7,2, 0,0 0,14 s 7,2 1,7 0,39 s x) Flockbildningen graderas 0-5, där 2 är normal flockning och 5 är mycket bättre än normalt.

Claims (8)

1. 0 15 20 25 30 8101829-3 PATENTKRAV l. Aluminiumkloridkomposition för vattenrening, slamavvattning och växtavvattning innefattande en klar, stabil vattenlösning av alumi- niumklorid innehållande flerkärniga komplex av typen .A1m(oH)n(3'“'“)* där m och n är positiva heltal, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller joner av alkalimetall och/eller alkalisk jordarts- metall i en mängd som stökiometriskt väsentligen motsvarar OH- innehållet i lösningen och att det totala aluminiuminnehållet är mellan ca 0,3 och ca 2 mol per liter.

2. Komposition enligt krav l, k ä n nte t e c k n a d av att åtminstone 40% av det totala aluminiuminnehâllet föreligger i form av nämnda flerkärniga komplex.

3. Komposition enligt krav l och 2, k ä n n e t e c k n a d av att mer än cirka 80% av aluminiuminnehållet föreligger som nämnda flerkärniga komplex vid ett totalt aluminiuminnehâll ej överstigande cirka 1,6 mol per liter.

4. Förfarande för framställning av kompositionen enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att man bringar ett karbonat eller vätekarbonat av alkalimetall eller alkalisk jordarts- metall och en aluminiumklorid i vattenlösning, att mängden aluminium- klorid därvid väljes så att en förutbestämd total aluminiumhalt mellan ca 0,3 och ca 2 mol per liter erhålles i lösningen och att mängden karbonat eller vätekarbonat väljes så i förhållande till mängden aluminiumklorid att förhållandet mellan antalet moler OH och totala antalet moler aluminium i den resulterande lösnigen ej väsent- ligt överstiger det värde som bestämmes av följande sammanhörande värden: 8101829-5 10 A1 OH/A1 mo1/1 mo1förhå11ande 0,32 2,4 1,0 2,25 1,65 2,0 1,8 1,5 2,0 1,0

5. Förfarande en1igt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att a1u- miniumkloriden i fast form 1öses i vatten, varefter karbonatet e11er vätekarbonatet ti11sättes 1ösningen.

6. Förfarande en1igt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att kar- bonatet e11er vätekarbonatet samt a1uminiumk1oriden i fast form upp- löses i vatten väsent1igen samtidigt.

7. Förfarande en1igt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att kar- bonatet e11er vätekarbonatet och a1uminiumk1oriden i fast form b1andas i ett b1andningskär1 i förutbestämda proportioner och att den erhå11na b1andningen upp1öses i vatten.

8. Förfarande en1igt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att b1and- ningen bibringas en agg1omererad form, företrädesvis genom kompak- tering e11er granu1ering.