专利名称：一种碱性氯磺酸铝的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种碱性氯磺酸铝的制备方法。
碱性氯磺酸铝是众所周知的产品，它的一种特殊用途是作为水介质处理的凝结剂。
已公布的第218487号欧洲专利申请描述了一种可以获得优良性能的产品的制造方法。
下述过程表达了该方法的特征-首先混合氯化钙和碳酸钙以形成浆液;
-然后使该浆液和硫酸铝反应(连续或不连续);
-最后过滤所获得的反应混合物，由此分离出硫酸钙滤饼和含有所需的碱性氯磺酸铝的滤液。
这些产品被用来作为水介质(例如，流出液、废水、污水、饮用水等)处理的凝结剂时，不论其稳定性和凝结、絮凝能力方面还是在被处理水中的残留铝的低含量和适用于宽广的PH值范围方面，都被证实具有非常显著的优点。
可是，如同上述专利申请所指出的，从反应介质中过滤出来的碱性氯磺酸铝溶液有时可能一方面呈现出从深棕到黄色的色泽，另一方面出现大大超过100个标准浊度单位(NTU)的浊度。
这个可能导致不良影响的浊度是由于特别高比率的固体悬浮物质造成的，特别是那些在过滤过程中透过过滤器的石膏细屑。所获得的溶液的深暗色彩可能是由于有色杂质的缘故，尤其是铁或腐植质。当然成品中带色杂质的性质和数量将随着所采用的原材料质量而变化。
为了避免这个缺点，在前述的专利申请中曾建议至少在过滤之前的已描述过的过程之一中，一起或单独地加入至少一种吸附剂和至少一种非离子型或阳离子型絮凝高分子电解质。被特别推荐的吸附剂是活性炭。
然而这种改进还存在着一些严重的缺陷。
一方面，这种改进需要使用会使过滤中形成的石膏滤饼着色和污染的活性炭，其结果是即使回收了大量的石膏也不能增值收益，尤其是在造纸工业中。
另一方面，它需要非常仔细地进行过滤以避免活性炭透过过滤器和使碱性氯磺酸铝尾液着色，通常通过增加高分子电解质的加入量则可以限制第二个问题。然而，这是不经济的。
最后，可以发现最终获得的碱性氯磺酸铝尾液的浊度虽然已经降到相当低的程度，即接近10个标准浊度单位(NTU)。但即使再延长随后的过滤和/或滗析过程也不再能有效地降低了。
本发明的目的是解决上述的问题并提出能够可靠和重复地获得同时具备不着色和其浊度低于5个标准浊度单位(NTU)的碱性氯磺酸铝溶液的简单、有效、经济和容易实施的方法。
为此申请人提出了一个制备碱性氯磺酸铝的改进方法，这个典型的方法包括一个氯化钙和碳酸钙浆液(氯甲酸盐浆液)的制备过程，一个使氯甲酸盐浆液和硫酸铝接触反应过程，还有一个分离所获得的反应混合物的过程，该反应混合物可以分离出硫酸钙滤饼和含有所需的碱性氯磺酸铝溶液，其特征是在分离之后获得的溶液中至少添加非离子型或阳离子型高分子絮凝电解质。
本发明的方法除了可以不再使用吸附剂，尤其是活性炭，从而避免这种实施方式所固有的缺陷外，还可以完全意外地和惊人地得到不着和透明的(浊度低于5个标准浊度单位NTU)碱性氯磺酸铝溶液，同时在絮凝剂的用量方面也是很经济的。
本发明的其它特征和优点还将在下面的说明书和具体的实施例中更清楚地显示出来，但本发明并不受实施例的限制。
本发明的方法的主要特征是在分离上述定义的液固相之后所获得的溶液中添加非离子型或阳离子型的絮凝高分子电解质。
本发明所用的高分子电解质是专业技术人员所熟知的产品，它们一般是分子量在一百万或数百万以上的高聚物。
可以用于本发明的非离子型高分子电解质特别可以列举出聚丙烯酰胺，聚环氧乙烷，聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇。
人们将优先采用聚丙烯酰胺。
可以用于本发明的阳离子型高分子电解质特别是-中性多元胺和四元多胺。更确切地可以列举中性或四元的聚亚烃胺类和多羟基亚烃胺类。作为例子特别合适的有下列均聚物聚乙烯胺，羟基-2-丙基-1-N-甲基的多氯化铵，羟基-2-丙基-1，1-N-二甲基的多氯化铵，乙烯-2-咪唑啉的聚硫酸氢盐和二烯丙基-二甲基的多氯化铵。由丙烯酰胺和二烯丙基-二甲基的氯化铵所生成的共聚物同样也适用。
-聚氨基丙烯酸酯和聚氨基甲基丙烯酸酯。更确切地是聚二烃基氨基烃基丙烯酸酯和聚二烃基氨基烃基甲基丙烯酸酯。作为例子，中性或四元的聚-N-N-二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯很适合，不论其均聚物或者和丙烯酰胺的共聚物都适合。
-聚氨基丙烯酰胺和聚氨基甲基丙烯酰胺。更确切地是聚二烃基氨基烃基丙烯酰胺或聚二烃基氨基烃基甲基丙烯酰胺。作为例子可以列举聚-N-二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺和聚-N-二甲氨基甲基丙烯酰胺。
当然这个高分子电解质清单仅仅是作为例子，并不受此限制。事实上除专业技术人员所熟知的阴离子型高分子电解质外，所有单独或混合的高分子电解质都可用于本发明的实施。
尽管如此，人们还是优先采用非离子型高分子电解质。因为人们已经发现它们可以达到最佳的结果，并且用量最低。
所加入的絮凝剂的量当然取决于碱性氯磺酸铝尾液的质量。可是人们意外地发现在任何情况下极少量的絮凝剂可以达到难得的结果。
实际上，处理每吨碱性氯磺酸铝溶液需用0.1至5克高分子电解质。
该用量宜在0.1至3克/吨之间，最好在0.3至2克/吨之间。
如同在前面说明书中指出的那样，本发明的处理方式适用于按这样一种工艺方法获得的所有的碱性氯磺酸铝溶液，该工艺方法在于使氯化钙和碳酸钙的混合物和硫酸铝反应，氯甲酸盐浆液和硫酸铝的起始量通常是根据希望获得的成品的化学计量来调节的。
然而人们还将本发明的方法更有效地用于这样的碱性氯磺酸铝，它们的碱度(以OH当量和Al当量之比来定义)在0.4和0.65之间，最好在0.4和0.6之间，它们的Al当量和Cl当量之比在2.8和5之间最好在3.2和4之间，它们的脱硫酸盐作用转化率(以被消耗的硫酸盐的量和原料硫酸铝的量之比来定义)在70%和90%之间，最好在70%和85%之间。
为了了解和本技术有关的各种不同的实施例及其细节，专业技术人员可以参阅作为参考文献列举过的EP-A-218487号文献。
按本发明处理之后，即在添加了上述已定义过的高分子电解质后，将碱性氯磺酸铝溶液滗析直至获得完全清澈的和不着色的溶液。这个滗析过程可以被一个过滤过程来代替和/或继续，以便本发明方法的实施时间变得更适合于工业管理的需要。
最后可以确认碱性氯磺酸铝的固有特征，特别是它们的絮凝能力，不会由于本发明的处理而受到扰乱和/或改变。
现在给出一些阐明本发明的具体实例。
对照例1使288.16克MEACOMYA公司以“CM100”名称出售的其OH重量百分含量为33.8%的工业白垩和226.5克重量浓度为32.4%的HCl进行反应。
把如此获得的浆液(CaCl2和CaCO3的混合物)缓缓地加入到1500克含8.3%(重量)Al2O3和0.32%(重量)OH-的硫酸铝中。
在40℃下缓慢地搅拌2个小时，完成上述添加该浆液的操作。
然后，将所获得的反应混合物(碱性氯磺酸铝+石膏)在非剪切搅拌和40℃下保持4个小时。
将反应混合物在搅拌下1小时内冷却到16℃。
在400毫米汞柱的真空下过滤。分离出石膏滤饼和滤液。用水(186.5克)洗涤滤饼以便最后回收碱性氯磺酸铝溶液。该溶液含有9.16%Al2O3，其碱度为0.522(用无草酸盐电位测定法分析)和脱硫酸盐作用转化率为78.8%。
用肉眼观察所获得的溶液呈现明显的黄色;它的APHA比色指数(ASTM-D-2108-71标准)为230;它的浊度为31个标准浊度单位(NTU)。
例2至5将来自对照例1的溶液置于试验罐中用不同剂量的絮凝剂进行絮凝。使用的絮凝剂是非离子型高分子电解质，典型的例子是FLOERGER公司以“FLOERGER 920 SH”商标出售的聚丙烯酰胺(分子量大于106)。
絮凝剂被预制成浓度为1克/升的水溶液，然后加入到碱性氯磺酸铝溶液中-快速搅拌180转/分钟，2分钟-慢速搅拌40转/分钟，10分钟-根据滗析的时间测定残留浊度。
絮凝剂的加入量用每吨处理溶液的克数来表示。溶液的着色程度用滗析69小时后的APHA指数来表示。APHA指数低于100的溶液，用肉眼观察时几乎不着色。
结果如下表Ⅰ所示。
对照例6按对照例1的制备方式准备另一个碱性氯磺酸铝溶液。
应用的物品如下-32.4%的HCl226.5克-OH-含量为33.6%的工业白垩“CM 100”289.9克-含Al2O38.3%和OH-0.32%的硫酸铝1500克。
获得含Al2O3量为9.5%，碱度为0.53(用无草酸盐电位测定法分析)和脱硫酸盐作用转化率为79.7%的碱性氯磺酸铝。
用肉眼观察溶液呈现非常明显的黄色;它的APHA比色指数为300;它的浊度为36个标准浊度单位(NTU)。
例7至10用例2至5描述过的相同的试验方式处理来自对照例6的溶液。其中也采用相同的高分子电解质。在经过18个小时滗析之后再用孔径为0.22微米的GSWP滤网过滤后表示出处理溶液的浊度和APHA着色度。APHA指数低于80的溶液，用肉眼观察时不着色。
由于悬浮的微粒经常堵塞滤网，即使延长后来的滗析过程也不能过滤来自对照例6的溶液了。
其结果记录在下面的表Ⅱ中
权利要求
1.碱性氯磺酸铝的制备方法，其中包括一个氯化钙和碳酸钙浆液(氯甲酸盐浆液)的制备过程，一个使氯甲酸盐浆液和硫酸铝接触反应的过程，一个能够分离出硫酸钙饼状物和含有所需要的碱性氯磺酸铝溶液的反应混合物的分离过程，其特征在于在所述溶液中添加至少一种非离子型或阳离子型絮凝高分子电解质。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所使用的絮凝高分子电解质是非离子型的，并且是从聚丙烯酰胺类，聚环氧乙烷类，聚乙烯吡咯烷酮类和聚乙烯醇类中选择的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于絮凝高分子电解质是聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所使用的絮凝高分子电解质是阳离子型的，并且是从多元胺和四元多胺中选择的。
5.根据上述权利要求中的任一权利要求所述的方法，其特征在于每吨处理溶液需使用0.1至5克的高分子电解质。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于上述用量在0.1至3克之间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于上述用量在0.3至2克之间。
8.根据以上权利要求中任何一个权利要求所述的方法，其特征在于用絮凝高分子电解质处理过的溶液进行在后的过滤。
9.根据以上权利要求中任何一个权利要求所述的方法，其特征在于调节氯甲酸盐浆液和硫酸铝的量以使获得一个其碱度在0.4和0.65之间最好在0.4和0.6之间，其Al当量和Cl当量之比在2.8和5之间最好在3.2和4之间，而其脱硫酸盐作用转化率在70%和90%之间最好在70%和85%之间的碱性氯磺酸铝。
全文摘要
碱性氯磺酸铝的制备方法，其中包括一个氯化钙和碳酸钙浆液(氯甲酸盐浆液)的制备过程，一个使氯甲酸盐浆液和硫酸铝接触反应的过程，一个能够分离出硫酸钙饼状物和含有所需要的碱性氯磺酸铝溶液的反应混合物的分离过程，其特征在于在所述溶液中添加至少一种非离子型或阳离子型絮凝高分子电解质。
文档编号C02F1/52GK1035480SQ8810918
公开日1989年9月13日 申请日期1988年11月15日 优先权日1987年11月16日
发明者琼·布廷·多米赛里 申请人:罗纳·布朗克化学公司