专利名称：液体聚合硫酸铝的制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体聚合硫酸铝的制备方法及其应用。
废水、污水及饮用水净化处理，使用最多最广的处理剂应为硫酸铝，但硫酸铝低温性能差，而且处理后的饮用水质中往往存在浓度较高的残余铝化合物，因此已被其他处理剂逐步替代。聚合氯化铝与硫酸铝相比有其许多优点，但聚合氯化铝对于无机物和藻类多的水质，或者偏酸性的水质处理效果就不十分理想。申请号为“89100474”的碱式氯基硫酸铝，该产品用于凝结和絮凝水悬浮液中的物质，特别是作为饮用水质处理，所处理后的水残余铝特别少，但它采用氧化铝或者氢氧化铝为原料，生产成本较高，但由于产品的原料来源问题，限制了生产。
本发明针对现有技术之不足，利用自然界易得的含铝的矾土矿为原料来合成液体聚合硫酸铝。
本发明是用含铝的矾土矿和硫酸溶液充分反应，经固液分离制得硫酸铝水溶液，然后将上述硫酸铝水溶液与碱土金属化合物或氨在搅拌下进行聚合反应，聚合完全后的物料经固液分离将杂质和碱土金属的硫酸铝除去，即得到液体聚合硫酸铝。
用含铝的矾土矿制备硫酸铝水溶液以如下原料配比为好含铝的矾土矿硫酸水＝1～12 09～13 15～2(重量比)，矾土矿含铝量(Al2O3)以40%左右计算，硫酸以98%含量计算。这里的硫酸可以是98%的工业硫酸，也可以为60～70%的稀硫酸。
含铝的矾土矿包括废矾浆、铝矾土、铝矿粉、氢氧化铝及煤矸石等。
为了使矾土矿与硫酸溶液充分反应以制备硫酸铝溶液，在反应时通蒸汽使其系统压力达2.5Kg～3Kg下，反应6小时后出料。为了避免料液浓度过高而凝聚结块，放料时可以加适当数量的水，待稍冷却后进行固液分离，其滤液即为所需的硫酸铝溶液。一般用水调节其浓度在5.5%(含Al2O3量按重量计)以上。
将上述硫酸铝水溶液放入带有搅拌器的容器内，在搅拌下不断滴加碱土金属化合物或氨水。并随时测量PH值，若碱度控制在35～70%，则PH控制在≥3.5时，停止加碱土金属化合物，继续反应30分钟左右，即出料经固液分离除去杂质和不溶性硫酸盐，滤液即为液体聚合硫酸铝。
这种碱土金属化合物包括碳酸钙、碳酸氢钙、氢氧化钙、氧化钙以及它们的混合物，也可以用氨水与硫酸铝聚合。
在硫酸铝与碱土金属化合物或氨聚合反应时，搅拌速度控制为60转/分左右为好。
经上述二步反应所得的液体聚合硫酸铝的化学通式为Aln(OH)mSO4(3n-m)/2 或〔Al(OH)mSO4(3-m)/2 〕n，n＝8～72;m＝12～18;单体分子量为124.7～133.8，式中m/3n为液体聚合硫酸铝的碱度，其值为35～70%，最好值为40～60%，可根据产品的用途，选用不同的碱度。该产品是一种深棕色透明溶液。
用含铝的矾土矿为原料制备的液体聚合硫酸铝，不仅可以用作饮用水净化处理、工业废、污水处理的絮凝剂，还可用作造纸工业的施胶剂，石油化工行业的除臭剂等。
本发明工艺简单，原料来源广、制造成本低。用本发明制造出的产品是一种优良的无机高分子絮凝剂，具有适用范围广、凝絮颗粒大，沉降速度快等特点，且在低温时，其效果仍然保持稳定。
附图
是本发明的工艺流程图。
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
按矾土矿∶硫酸∶水＝1∶0.91∶1.5来设料。
按一次各组分重量总和2050Kg投料量来称量。
称量矾浆(经分析测定含Al2O3量为45%) 600Kg，硫酸(98%含量的工业硫酸) 550Kg，水(工业水) 900Kg，先将900Kg的水投入3000立升带有夹套的搪瓷反应锅中，然后依次投入硫酸、矾土矿混合均匀，然后开启蒸汽使其加热，待反应锅内压力升到2.5Kg时，停止通蒸气，在此2.5Kg～3Kg压力下反应6小时，即放料。放料时加适量的水稀释。待料液冷却一段时间后用板框压滤机进行压滤，(当然也可用离心机进行分离。)其渣废弃，滤液即为硫酸铝溶液，用水稀释使其浓度调节在5.5%(含Al2O3量按重量计)以上。
将上述5.5%左右(含Al2O3量按重量计)的硫酸铝溶液放入5000立升带有搅拌器和加料口的反应锅内，开启搅拌器，使其搅拌速度在60转/分以上，将450～500kg碳酸钙和氧化钙缓缓滴入反应锅内，随时用PH试纸(精密试纸2.7～4.7)测量，待PH值达到或已超过3.5时，停止滴加碳酸钙和氧化钙，再继续反应30分钟，停止搅拌。
将聚合反应物出料后，用板框压滤机压滤，滤液即为液体聚合硫酸铝产品2600Kg，用340Kg水调节浓度5.0%(以Al2O3含量计)左右。其余的固相即杂质或不溶性的硫酸盐弃去。
产品外观为深棕色透明溶液，PH值为3.5。
送至化验室按产品质量指标进行全面化验，其结果见表1。
表1编号 质量指标 化验结果1 三氧化铝(以Al2O3计)≥5.0% 5.5%2 盐基度 40～60% 合格3 密度 ≥1.15 合格4 PH 3～4 合格5 水不溶物 ≤1.0% 合格6 重金属(以Pb计)mg/Kg≤20 合格7 砷(以Aa计)mg/Kg≤2.5 合格实施例2按矾土矿∶硫酸∶水＝1∶1∶2来投料。
按一次各组分重量总和2800Kg投料量来称量。
称样矾浆(含Al2O3重量45%)700Kg，硫酸(98%工业用)700Kg，水1400Kg。
具体工艺方法与操作步骤同实施例1。(略)按本实施例所得产品4040Kg。
用本实施例所得产品经分析测试的主要质量指标为Al2O3%5.6%，Fe2O3%017%，水不溶物≤0.1%，含砷量符合，重金属(以Pb计)符合。
实施例3按矾土矿∶硫酸∶水＝1∶1.1∶2.2来投料，按一次各组分重量总和3000Kg投料量来称量。
称样矾浆(含Al2O345%)700Kg，硫酸(98%工业用)800Kg，水1500Kg，具体工艺方法与操作步骤同实施例1。(略)按本实施例所得产品4290Kg。
用本实施例所得产品经分析测试的主要质量指标为Al2O35.6%，Fe2O30.3%，不溶物≤0.1%，含砷量符合(接近标准)，重金属符合。
用本发明工艺方法制备的液体聚合硫酸铝在净化水处理上的应用，并与同类产品效果对比。
表2是纺织厂的污水处理工艺中与聚合氯化铝进行对比。
表2产品名称 聚合硫酸铝 聚合氯化铝含Al2O3量(%) 5.5% 7.14%比重 1.16 1.20未处理水 纺织厂污水PH 5.1 5.1盐基度 45% 53%浊水 527度 527度开始温度 21℃结尾温度 21℃(在四只2000ml烧杯中各加入未处理水2000ml)步骤
混合 300转/分 3分钟 1号烧杯 2号烧杯混合 400转/分 3分钟 3号烧杯 4号烧杯沉降时间 30分钟 30分钟投药量(未稀释的原液) 0.2ml 0.2ml烧杯号1 2 3 4澄水余浊(度) 18 24.5 18.2 23.1表3、表4是处理不同地段饮用水工艺中与硫酸铝对比。
表3产品名称 聚合硫酸铝 硫酸铝含Al2O3% 5.5 5.45比重 1.16 1.22未处理水 宁波南郊河水PH 6.7 6.7浊度(度) 12 12开始温度(℃) 18 18结尾温度(℃) 18 18盆基度 45%步骤在2只2000ml烧杯中各加2000ml水混合400转/分 3分钟沉降时间10分钟投药量(未稀释原液) 0.1ml 0.4ml余浊(度) 3.1 3.5
表4产品名称 聚合硫酸铝 硫酸铝含Al2O3% 5.5 5.45比重 1.16 1.21未处理水 宁波江东水厂PH值 6.7 6.7浊度(度) 26.5 26.5盐基度 45%开始温度 16℃ 16℃结尾温度 16℃ 16℃步骤在2只2000ml烧杯中加入2000ml未处理水。
混和400转/分 3分钟投药量(未稀释原液) 0.15ml 0.6ml沉降时间10分钟 10分钟余浊(度) 3.0 4.2用本发明工艺方法制备的液体聚合硫酸铝在作为造纸行业的施胶剂石油化工行业的除臭剂时、效果也十分显著。
权利要求
1.一种液体聚合硫酸铝的制备方法，其特征在于用含铝的矾土矿和硫酸溶液反应，制备一定浓度的硫酸铝水溶液，将上述硫酸铝水溶液与碱土金属化合物或氨在搅拌下进行聚合反应，聚合完全后的物料经固液分离、将杂质和碱土金属的硫酸盐除去，其滤液即为液体聚合硫酸铝。
2.根据权利要求1所述的液体聚合硫酸铝的制备方法，其特征在于制备硫酸铝水溶液的原料配比为含铝的矾土矿∶硫酸∶水＝1～1.2∶0.9～1.3∶1.5～2(重量比)，矾土矿的含铝量(Al2O3)以40%左右计算，硫酸以98%含量计算。
3.根据权利要求1所述的液体聚合硫酸铝的制备方法，其特征在于含铝的矾土矿包括废矾浆、铝矾土、铝矿粉、氢氧化铝及煤矸石。
4.根据权利要求1、2、3所述的液体聚合硫酸铝的制备方法，其特征在于含铝的矾土矿与硫酸、水混合后、反应物在釜内蒸气压力为2.5～3kg，反应6小时。
5.根据权利要求1所述的液体聚合硫酸铝的制备方法，其特征在于所述的碱土金属化合物包括碳酸钙、碳酸氢化钙、氢氧化钙、氧化钙以及它们的混合物或氨。
6.根据权利要求1、2、3、5所述的液体聚合硫酸铝水溶液的制备方法，其特征在于聚合反应的搅拌速度为60转/分左右。
7.根据权利要求4所述的液体聚合物酸铝的制备方法，其特征在于聚合物反应的搅拌速度为60转/分左右。
8.一种以含铝的矾土矿为原料制备的液体聚合硫酸铝，其特征在于它可以用作饮用水净化处理、工业废、污水处理的絮凝剂，造纸工业的施胶剂，石油化工行业的除臭剂。
全文摘要
本发明是一种液体聚合硫酸铝的制备方法及其应用，它的化学通式为
文档编号C01F7/74GK1057444SQ9110467
公开日1992年1月1日 申请日期1991年7月6日 优先权日1991年7月6日
发明者张德明, 舒莉萍, 童金凯 申请人:浙江鄞县华光净水剂厂