RU2178767C2 - Method of preparing main aluminium chlorosulfate - Google Patents

Abstract

FIELD: preparation of main aluminium chlorosulfates which are useful as coagulants. SUBSTANCE: main aluminium chlorosulfate is prepared by creating main aluminium chloride with sulfuric acid in the presence of aluminium hydroxide. Sulfuric acid is added in amount sufficient for complete dissolution of aluminium hydroxide. Aluminium hydroxide is used in amount sufficient for preparing solid crystal hydrate of main aluminium chlorosulfate. Invention makes it possible to simplify process and to attain any ratio of sulfate ion to chlorine ion. EFFECT: more efficient preparation method. 3 cl

Description

Изобретение относится к способам получения основных хлорсульфатов алюминия, которые могут быть использованы в качестве коагулянтов на станциях подготовки питьевой воды и при очистке сточных вод. The invention relates to methods for producing basic aluminum chlorosulfates, which can be used as coagulants at drinking water treatment plants and in wastewater treatment.

Известен способ получения основных солей алюминия из хлорсульфата алюминия. (Запольский А. К. , Баран А. А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Свойства. Получение. Применение. -Л. : Химия, 1987, с. 93. ) Хлорсульфат алюминия получают обработкой минерального сырья смесью серной и соляной кислот или добавлением серной кислоты к горячему раствору хлорида алюминия, при этом часть хлористого водорода удаляется в газовую фазу. После нейтрализации соединениями щелочноземельных металлов полученного хлорсульфата алюминия в растворе остаются основные соли алюминия. A known method of producing basic aluminum salts from aluminum chlorosulfate. (Zapolsky A.K., Baran A.A. Coagulants and flocculants in water purification processes. Properties. Obtaining. Application. -L.: Chemistry, 1987, p. 93.) Aluminum chlorosulfate is obtained by treating mineral raw materials with a mixture of sulfuric and hydrochloric acids or by adding sulfuric acid to a hot solution of aluminum chloride, while part of the hydrogen chloride is removed into the gas phase. After neutralization by the alkaline earth metal compounds of the obtained aluminum chlorosulfate, the basic aluminum salts remain in the solution.

Однако при этом основные соли алюминия загрязняются катионами щелочноземельных металлов, а также образуется значительное количество осадка, требующего отделения от основного продукта. However, the basic aluminum salts are contaminated with alkaline earth metal cations, and a significant amount of precipitate is formed, which requires separation from the main product.

Наиболее близким техническим решением является способ получения хлорсульфата алюминия путем обработки твердого основного хлорида алюминия раствором серной кислоты. (Заявка 4121276 ФРГ, кл. С 01 F 7/56, С 02 F 1/52, заявл. 27.06.91. , опубл. 14.01.93). Твердый основной хлорид алюминия получают термогидролизом кристаллов АlСl₃•6Н₂О при 150-200^oC.The closest technical solution is a method for producing aluminum chlorosulfate by treating solid basic aluminum chloride with a solution of sulfuric acid. (Application 4121276 Germany, class C 01 F 7/56, C 02 F 1/52, decl. 06/27/91, publ. 01/14/93). Solid basic aluminum chloride is obtained by thermal hydrolysis of AlCl ₃ • 6H ₂ O crystals at 150-200 ^o C.

Этот способ является многостадийным, состоящим из следующих стадий: обработки твердого основного хлорида алюминия серной кислотой; растворении и фильтрации раствора основного хлорсульфата алюминия от водонерастворимых продуктов термолиза. Получение твердого основного хлорида алюминия сложнее, чем получение его в виде раствора. Обработка основного хлорида алюминия серной кислотой приводит к снижению основности основной соли, так как кислота связывает и выводит из cocтавa основного хлорида алюминия только гидроксильную группу, заменяя ее на сульфат-ион. Получение основного хлорсульфата алюминия возможно только в виде раствора, так как необходима очистка раствора. Для получения основного хлорсульфата алюминия в твердом виде требуется дополнительная стадия. This method is multistage, consisting of the following stages: processing solid basic aluminum chloride with sulfuric acid; dissolving and filtering a solution of basic aluminum chlorosulfate from water-insoluble thermolysis products. Obtaining solid basic aluminum chloride is more difficult than obtaining it in the form of a solution. The treatment of basic aluminum chloride with sulfuric acid leads to a decrease in the basicity of the basic salt, since the acid binds and removes only the hydroxyl group from the base aluminum chloride, replacing it with a sulfate ion. Obtaining basic aluminum chlorosulfate is possible only in the form of a solution, since it is necessary to clean the solution. To obtain the basic aluminum chlorosulfate in solid form, an additional stage is required.

Предлагаем получать основной хлорсульфат алюминия более простым способом, а именно: обработку основного хлорида алюминия серной кислотой проводить в растворе в присутствии гидрата окиси алюминия. В результате количество стадий получения основного хлорсульфата алюминия сокращается, синтез проводят в растворе, серная кислота не снижает основность готового продукта, так как взаимодействует с гидратом окиси алюминия. В предлагаемом способе может использоваться гидрат окиси алюминия как аморфный, так и кристаллический. При последовательном совмещении стадии получения основного хлорида алюминия, а затем основного хлорсульфата алюминия, последнюю проводят в присутствии остатка гидрата окиси алюминия, непрореагировавшего при получении основного хлорида алюминия. We propose to obtain basic aluminum chlorosulfate in a simpler way, namely: the processing of basic aluminum chloride with sulfuric acid is carried out in solution in the presence of aluminum oxide hydrate. As a result, the number of stages for obtaining basic aluminum chlorosulfate is reduced, the synthesis is carried out in solution, sulfuric acid does not reduce the basicity of the finished product, as it interacts with aluminum oxide hydrate. In the proposed method can be used alumina hydrate, both amorphous and crystalline. When sequentially combining the stage of obtaining basic aluminum chloride, and then basic aluminum chlorosulfate, the latter is carried out in the presence of a residue of aluminum oxide hydrate, which has not reacted upon receipt of basic aluminum chloride.

Для получения готового продукта в твердом виде без стадий очистки и упаривания раствора основного хлорсульфата алюминия серную кислоту вводят в количестве, необходимом для полного растворения гидрата окиси алюминия, который, в свою очередь, берется в количестве, необходимом для получения кристаллогидрата основного хлорсульфата алюминия. To obtain the finished product in solid form without the stages of purification and evaporation of a solution of basic aluminum chlorosulfate, sulfuric acid is introduced in an amount necessary to completely dissolve the alumina hydrate, which, in turn, is taken in an amount necessary to obtain crystalline aluminum hydrosulfate hydrate.

Предлагаемый способ позволяет получить в продукте любое соотношение сульфат-иона к хлор-иону в области существования основных солей алюминия, за счет изменения количества вводимой серной кислоты и гидрата окиси алюминия. The proposed method allows to obtain in the product any ratio of sulfate ion to chlorine ion in the field of existence of the basic aluminum salts due to changes in the amount of sulfuric acid and alumina hydrate introduced.

Пример 1. В раствор основного хлорида алюминия, содержащий 15,1 мас. % окиси алюминия, добавляют 418 г гидрата окиси алюминия в виде гидраргиллита и 432 г 55%-ной серной кислоты. При постоянном перемешивании смесь нагревают до 118^oC. После полного растворения гидроокиси алюминия раствор охлаждают и кристаллизуют.Example 1. In a solution of basic aluminum chloride containing 15.1 wt. % alumina, add 418 g of hydrate of aluminum oxide in the form of hydrargillite and 432 g of 55% sulfuric acid. With constant stirring, the mixture is heated to 118 ^o C. After complete dissolution of aluminum hydroxide, the solution is cooled and crystallized.

Полученный продукт имеет следующий состав, мас. %: Аl₂O₃ - 14,9; Сl - 13,8; SO₄ - 17,2, что соответствует общей формуле
Аl(ОН)_1,1 Сl_1,3 (SO₄)_0,3
Пример 2. В свежеприготовленный раствор основного хлорида алюминия, содержащий 18,4 мас. % окиси алюминия и 85 г непрореагировавшего остатка гидрата окиси алюминия, при температуре 116^oC добавляют 300 мл 55%-ной серной кислоты. Температуру смеси доводят до 119^oС и после полного растворения гидрата окиси алюминия раствор охлаждают и кристаллизуют. Продукт имеет следующий состав, мас. %: Al₂O₃ - 18,4; Cl - 15,9; SO₄ - 31,3, что соответствует общей формуле
Аl(ОН)_0,9 Сl_1,2 (SO₄)_0,45 The resulting product has the following composition, wt. %: Al ₂ O ₃ - 14.9; Cl - 13.8; SO ₄ - 17.2, which corresponds to the General formula
Al (OH) _1.1 Cl _1.3 (SO ₄ ) _0.3
Example 2. In a freshly prepared solution of basic aluminum chloride containing 18.4 wt. % alumina and 85 g of unreacted alumina hydrate, at a temperature of 116 ^° C., 300 ml of 55% sulfuric acid are added. The temperature of the mixture was brought to 119 ^o C and after complete dissolution of the alumina hydrate, the solution was cooled and crystallized. The product has the following composition, wt. %: Al ₂ O ₃ - 18.4; Cl - 15.9; SO ₄ - 31.3, which corresponds to the General formula
Al (OH) _0.9 Cl _1.2 (SO ₄ ) _0.45

Claims (3)

1. Способ получения основного хлорсульфата алюминия, включающий обработку основного хлорида алюминия серной кислотой, отличающийся тем, что основной хлорид алюминия используют в виде раствора и обработку раствора основного хлорида алюминия ведут в присутствии гидрата окиси алюминия. 1. A method of obtaining a basic aluminum chlorosulfate, including the processing of basic aluminum chloride with sulfuric acid, characterized in that the basic aluminum chloride is used in the form of a solution and the processing of a solution of basic aluminum chloride is carried out in the presence of aluminum oxide hydrate. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что серная кислота вводится в количестве, необходимом для полного растворения гидрата окиси алюминия. 2. The method according to p. 1, characterized in that sulfuric acid is introduced in an amount necessary to completely dissolve the alumina hydrate. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидрат окиси алюминия берется в количестве, необходимом для получения твердого кристаллогидрата основного хлорсульфата алюминия. 3. The method according to p. 1, characterized in that the alumina hydrate is taken in an amount necessary to obtain a solid crystalline hydrate of basic aluminum chlorosulfate.