SE439006B - Forfarande for framstellning av sulfatfattiga, flerkerniga aluminiumhydroxidsulfatkomplex - Google Patents

Description

15 20 25 30 8206207-6 Sådana föreningar och deras tillverkning har beskrivits i exempelvis SE,B, 720l333-7, SE,B, 7405237-4, SE,B, 74l2965-l, SE,B, 7503641-8 samt DE,A, 2630768.

Den andra typen av aluminiumkloridlösningar, PALC, som också baseras på innehåll av samma flerkärniga komplex har generella summaformler som kan skrivas Länna - x Aon] n där A betecknar alkalimetall, och i A1c13 - ämnena] 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 förändras med avseende på samansättning 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 stabilitet, måste direkt injiceras i det vatten som skall renas. Av referensen och i synnerhet exemplen häri torde klart framgå, att lösningar med aluminiumkoncentrationer högre än ca 0,1 mol/l ej kan förväntas vara effektiva och stabila vid de kända PALC-lösningarna enligt referensen. l0 l5 20 25 30 35 82062 07-6 Sulfatbaserade basiska Al-föreningar har beskrivits i EP,A, 79850039-3, EP,A, 80850033-4 samt SE.A, 8l0l830-l.

Dessa produkter har, i större eller mindre omfattning, flerkärniga metalljoner i lösning och är sålunda effektiva vattenreningsmedel. De sulfatbaserade produkterna kan även användas för andra ändamål än vattenrening, där flerkärniga metalljoners närvaro är gynnsam för uppnâende av önskade effekter.

Det är emellertid i vissa fall önskvärt och ävenså nödvändigt att' begränsa tillförseln av sulfatjoner till minsta möjliga vid tillämp- ningar inom ovan angivna-användningsområden, och då speciellt vatten- rening av dricksvatten. Detta är speciellt viktigt vid system som används och renas upprepade gånger för att eliminera risken för sul- fatackumulering i vävnader, och i vatten ur korrosionssynpunkt på betong. Detta gäller sålunda för vissa vattenreningssystem där vatt- net är en bristvara så att man tvingas utnyttja vattnet så länge som möjligt med mellanliggande reningar. I ett sådant vatten kan sulfat- halten efter l0 gángers rening med konventionella Al-sulfat eller kompositioner med motsvarande sulfathalter (FALS) uppgå till så höga tal att vattnet kommer att angripa vattenledningssystemet med be- svärande läckor som följd; Problem med anrikning av sulfatjoner har numera även aktualiserats vid papperstillverkning, där vattensystemet av miljöskäl är i hög grad slutet. Tillverkningsprocesserna störs allvarligt av alltför höga salthalter i pappersmälden.

I US 4,238,347 har föreslagits en metod att framställa sulfatfattiga basiska aluminiumsulfat med formeln Ä1(o|+)x(so4)y (Hzvoagz (Hannu vari x är 0,75 - l,5 ; y är 0,7 - l,07; z är D - 0,2 och w är 2,0 - 4,2, varvid x + 2y + z är lika med 3. l0 l5 20 25 30 8206207- 6 Föreningarna framställes genom att reagera aluminiumsulfat med malet kalciumkarbonat, eventuellt i närvaro med fosforsyra, och filtrera ' för att separera av den bildade gipsen.

Det har emellertid visat sig att den avgående koldioxiden från reak- tionen med kalciumkarbonatet, tillsammans med gipset ställer till med mycket stora processtekniska problem genom det bildade skumet, vilket speciellt vid högre koncentrationer av aluminiumsulfat inte kan brytas. Inte ens närvaro av skumningsinhibitor förmår bryta skummet effektivt och dessutom bör sådan skumningsinhibitor undvikas eftersom den kommer att kontaminera i olika användningar av alumini- umsulfatet. Kalciumkarbonatet reducerar ocksa produktens stabilitet.

I SE,A, 8l04l49-3 beskrivas ett förbättrat förfarande för framställ- ning av sulfatfattiga flerkärniga aluminiumhydroxidkomplex med formeln [ Auomx (soqgy (Hzmzln vari n är ett heltal; x är 0,75 - 2,0; y är 0,5 - l,lZ; x + Zy är 3; z är 1,5 - 4, varvid z.är fie4 då produkten är i fast form och z är» 4» dä produkten .föreligger i lösning, varvid aluminium- sulfat försättes med en eller flera av föreningarna ur gruppen Ca0, Ca(0H)2, Ba0, Ba(0H)¿, Sr0, Sr(0H)¿ i vattenlösning till reaktion för bildande av angiven förening, varefter bildad jordalkalimetallsulfat- fällning separeras av och återstående lösning eventuellt indunstas.

Den erhållna lösningen som kan fås med hög basioitet OH/AL 15 2,0 har utmärkta egenskaper, men framställningen medför ett avfall, jordalkalimetallsulfatet, som inte är önskvärt, då det utgör inemot 30% av reaktionsblandningen vid basiciteten 2,0. Krav har därför rests på andra metoder som inte ger något avfall eller ger en rest- produkt, som kan marknadsföras i sig. 10 l5 20 25 30 82062 07-6 Beskrivning av föreliggande uppfinning Det har nu överraskande visat sig möjligt att eliminera dessa tekniska problem och på ett enkelt och rationellt sätt åstadkomma ett sulfat- fattigt basiskt aluminiumsulfat med den allmänna formeln i Aiçolnx (scny (nzmzln vari n är ett heltal, x är 0,75 - 2,0 ; y är 0,5 - l,l2; x + 2y är 3 ; z är l,5 - 4, då produkten föreligger i fast form och z är 4 då produkten föreligger i form av en vattenlösning, varvid uppfinningen karaktäriseras av att en lösning av ett aluminium- salt neutraliseras till pH 5-7 för utfällning av amorf aluminium- hydroxid, vilken isoleras och därefter försättes med sulfatjoner i form av aluminiumsulfat och/eller svavelsyra till ett y-värde av 0,5 - l,l2, företrädesvis 0,5 - 0,75, vilken produkt, om så önskas, överföres till fast produkt.

Ytterligare karaktäristika framgår av hithörande patentkrav.

Speciellt föredragna föreningar som framställes är de vari x är l,6 - l,8 y 0,6 _ z är 2,0 - 2,5 och i fast form, varvid Föreningen föreligger i form av ett flerkärnigt komplex i vattenlös- ning, och torde dessutom föreligga i samma form i den fasta produkten.

Bästa sätt att genomföra uppfinningen Föreningen enligt uppfinningen kan framställas i enlighet med följande: 10 15 20 25 30 35 8206207-6 Amorf aluminiumhydroxid framställes genom att en lösning av ett alu- miniumsalt, speciellt aluminiumsulfat, aluminiumklorid, aluminium- nitrat eller natriumaluminat neutraliseras till pH 5-7. En lösning av aluminiumsulfat, aluminiumklorid eller aluminiumnitrat, som är sur, försättes därvid med hydroxyljoner, såsom i form av natriumhydroxid, kaliumhydroxid, till nämnda pH, varvid amorf aluminiumhydroxid ut- fälles, vilken isoleras exempelvis genom filtrering till en filter- kaka, vilken kan nå en substanshalt av ca 20% (5-6% Al, ca 80% H20).

Utbytet är ca 100% med avseende på aluminium. En lösning av natrium- aluminat, NaAl02, som är alkalisk, försattes därvid med vätejoner, såsom i form av svavelsyra, saltsyra eller salpetersyra, till nämnda pH varvid amorf aluminiumhydroxid utfälles som isoleras på angivet sätt. Utbyte l00%.

Vid framställningen ovan utgående från aluminiumsulfat respektive svavelsyra, kommer en viss del av sulfatet att återfinnas i alumi- niumhydroxiden, bundet till dess yta.

EXEMPEL l En aluminiumhydroxid framställd genom neutralisation av aluminium- sulfat med natriumhydroxid och filtrerad till ett Al-innehåll av 4,2 g försattes med 93 g aluminiumsulfat med ett totalt Al-innehåll av 8,4 g och upphettades till 8006 under 30 min, varvid erhölls en klar lösning av sulfatfattigt, flerkärnigt aluminiumhydroxidsulfatkomplex med 4,9% A1; mot S04; oH/Ai = 0,8; 9 = 1,29 kg/dnF.

EXEMPEL 2-3 Lösningar framställdes i enlighet med Ex. l ovan med följande data.

Utgångsmtrl. Slutgrodukt Finerkaka Amminiumsuifat A1 S04 oH/Ai _? E* g g g A1 g g A1 z z kg/an? 103 6,3 70 6,3 4,8 15,6 1,2 1,25 138 8,4 47 4,2 4,6- 11,7 1,6 1,20 10 15 20 25 30 8206207~6 EXEMPEL 4-6 Lösningar framstä11des i en1ighet med Ex. 1, med undantag för att man utgick från natriuma1uminat och svave1syra.

Utgàngsmtr1. S1utprodukt Ex Fiiterkaka Aiuminiumsuifat Ai so4 on/A1 §° nr g- g A1 g g A1 % % kg/dm3 76 4,0 93 8,4 5,0 19,3 0,8 1,30 121 6,3 70 6,3 5,0 15,8 1,2 1,26 162 8,4 47 4,2 4,6 12,6 1,5 1,22 EXEMPEL 7 Amorf a1uminiumhydroxid framstä11des i en1ighet med Ex. 1 ovan. Ti11 denna sattes a1uminiumsu1fat1ösning innehå11ande 0,17 mo1 natriumcitrat per mo1 A1. Den erhá11na su1fatfattiga, f1erkärniga a1uminiumhydroxid- su1fatkomp1ex1ösningen var stabi1 i minst 4 män vid rumstemperatur utan tendens ti11 utfä11ning av a1uminiumhydroxid.

Lösningen är vid 1agring instabi1 och ingående a1uminiumförening sön- derde1as ti11 bi1dning av o1ös1iga a1uminiumsa1ter. Lösningen kan dock stabi1iseras genom ti11sats av 1,0 - 2,0% natriumheptonat.

Andra 1ämp1iga stabi1iseringsmede1 är natriumcitrat, natriumacetat, natriumartrat, natriumkarbonat e11er kombinationer av dessa. Aven andra sa1ter av citrat, acetat, tartrat och karbonat kan förekomma.

Andra C( -hydroxykarboxy1syror med stabi1iserande förmåga utöver citronsyra och vinsyra, är mjö1ksyra, g1yko1syra, och hydroxybärn- stenssyra. Dessa OC -hydroxysyror ti11sättes i en mängd av upp ti11 en 1/2 ekviva1ent, men även mindre mängd har utmärkt stabi1iserande effekt. Sà1unda ger 0,08 mo1 citronsyra per mo1 A1 en mycket god effekt. l0 l5 20 25 30 8206207-6 Erhâllna 5-7%-iga lösningar ovan kan spädas ner till en koncentration av 2% beräknad som Al, varvid lägre koncentration bör undvikas på grund av alltför reducerad stabilitet, även med stabiliseringsmedel tillsatt.

Ovan framställda 5-7%-iga lösningar är som angivits instabila vid frånvaro av stabiliseringsmedel på grund av rådande jämviktsförhâl- landen, varvid som ovan angivits omlagring till vattenolösliga alu- miniumföreningar sker. Omlagringshastigheten är temperaturberoende med ökad hastighet vid ökad temperatur.

Det är emellertid möjligt att trots detta, indunsta lösningen till en stabil, fast torr produkt som är löslig i vatten och ger lösningar med bibehâllna egenskaper jämfört med den ursprungliga lösningens.

Stabiliteten kan vid âterupplösning vara försämrad, men är fullt tillräcklig för praktiskt tekniskt bruk, exempelvis vid applicering till en pappersmaskin.

Vid indunstning bör temperaturen ej överstiga 70°C, varvid dessutom indunstningstiden bör begränsas så långt möjligt är genom val av lämplig indunstningsanordning, såsom en tunnskiktsindunstare med god luftomsättning. En sådan indunstare ger en spräd kaka, som faller sönder i en röntgenamorf produkt.

De enligt uppfinningen framställda produkterna har goda egenskaper med avseende på laddningsneutralisation i kdlloidala system, vilket ger god koagulering och snabb flockbildning vid vattenrening och god retention vid pappersframställning. Då produkten är sulfat- fattig kan den med fördel användas vid pappersindustri med slutet bakvattensystem för att eliminera en ackumulering av sulfatjoner i oönskad grad. Alltför stor mängd sulfatjoner blockerar önskade ytkemiska reaktioner.

Claims (7)

1. l0 15 20 25 30 35 8206207-6 PATENTKRAV l. Förfarande för framställning av sulfatfattiga, flerkärniga alu- miniumhydroxidsulfatkomplex med den allmänna formeln [Auomx (som (Ham: ln vari n är ett heltal x är 0,75 - 2,0, företrädesvis l,5 - 2,0 y är 0,5 - l,l2, företrädesvis 0,5 - 0,75 x + Zy = 3 z är l,5 - 4, varvid z är så 4 då produkten föreligger i fast form, och z är â> 4, då produkten är i form av en vattenlösning, k ä n n e t e c k n a t av att en lösning av ett aluminiumsalt neutraliseras till pH 5-7 för utfällning av amorf aluminium- hydroxid, vilken isoleras och därefter försättes med sulfat- joner i form av aluminiumsulfat och/eller svavelsyra till ett y-värde av 0,5 - l,l2, företrädesvis 0,5 - 0,75, vilken produkt om så önskas,överföres till fast produkt.

2. Förfarande enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t av att alu- miniumsaltet väljes ur gruppen aluminiumsulfat, aluminiumklorid och aluminiumnitrat, varvid neutralisering sker genom tillsats av hydroxyljoner.

3. Förfarande enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t av att alu- miniumsaltet utgöres av ett aluminat som neutraliseras genom tillsats av vätejoner såsom i form av svavelsyra, saltsyra, eller salpetersyra.

4. Förfarande enligt kraven-l-3, k ä n n e t e c k n a t av att ingående aluminiumsaltlösning har en koncentration av högst 5% med avseende på Al.

5. Förfarande enligt kraven l-4, k ä n n e t e c k n a t av att neutraliseringen sker vid en temperatur av 20-90°C. 8206207-6 10

6. Förfarande enligt kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att den amorfa aluminiumhydroxiden försättes med ett stabiïíseringsmedeï ur gruppen cí -hydroxíkarboxy1syror, sockerarter och sockersyror.

7. Förfarande enïigt kravet 6, k ä n n e t e c k n a t av att den med sulfatjoner behandlade aïuminiumhydroxiden indunstas tiïï en koncentration av 10% med avseende pâ A1.