專利名稱：：聚合硫酸鋁制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種水處理化學凈水劑聚合硫酸鋁，尤其涉及一種A1203有效含量和聚合度高，生產(chǎn)過程無廢渣產(chǎn)生的聚合硫酸鋁制備方法。技術(shù)背景聚合硫酸鋁，其凈化除濁脫色效果優(yōu)于聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵，是一種新型高效無機高分子凈水劑。通常聚合硫酸鋁生產(chǎn)采用兩步合成，先由含鋁原料(如鋁礬土、高嶺土、鋁灰等)與硫酸反應(yīng)制備硫酸鋁，再加入堿化劑(例如熟石灰、氨、碳酸鹽、碳酸氫鹽等)進行聚合得到聚合硫酸鋁。此法生產(chǎn)的聚合硫酸鋁，因聚合用堿化劑中不含有效八1203，這樣所得聚合硫酸鋁中有效Al203含量較低小于10%，一般只能達到5-7%;并且聚合度較低，一般聚合度在45%以下，當聚合度高于45%時產(chǎn)品極不穩(wěn)定，容易發(fā)生水解反應(yīng)而分層。上述原因?qū)е率褂眯Ч粔蚶硐?；其次，生產(chǎn)中因使用鋁礬土、高嶺土、鋁灰，及熟石灰等原料，廢渣產(chǎn)生量大，不但造成環(huán)境污染，而且增加處理成本。中國專利CN91104676.3公開了一種液體聚合硫酸鋁制備方法，用含鋁的礬土礦和硫酸溶液反應(yīng)，制備一定濃度的硫酸鋁水溶液，再與堿土金屬化合物或氨在攪拌下進行聚合反應(yīng)，聚合物料經(jīng)固液分離、將雜質(zhì)和堿土金屬的硫酸鹽除去，得聚合硫酸鋁濾液。該法同樣為上述二步法反應(yīng)，上述缺陷仍然存在，如鋁礬土中硫酸不溶物廢渣及堿土金屬中主要原料熟石灰產(chǎn)生的硫酸鈣夾帶聚合硫酸鋁形成廢渣，以及同樣因堿土金屬化合物或氨中不含A1203有效成分，所得聚合硫酸鋁溶液有效成分A1203百分含量只有5-7%。中國專利CN94116651.1公開的聚合硫酸鋁生產(chǎn)工藝，依次包括1)生石灰加水反應(yīng)，過濾去沉淀物得熟石灰Ca(OH)2漿，2)在反應(yīng)釜中加入硫酸鋁及水，升溫至6(TC，攪拌，直至硫酸鋁全部溶解，制得30%濃度的硫酸鋁溶液，3)將l)所得熟石灰漿加至反應(yīng)釜中與硫酸鋁混合，其中Ca(OH)2:A12(S04)318H20:H20(重量)=1:3:7，加熱到60'C，在常壓下攪拌反應(yīng)l小時，4)在上述反應(yīng)液中，加入反應(yīng)液總重量的5%。的NaS03，在常壓，506(TC下攪拌23小時后出釜，濾去沉淀得無色透明液體聚合硫酸鋁產(chǎn)品。該工藝雖然通過加入NaS03穩(wěn)定劑，克服了高聚合度時不穩(wěn)定性問題，但是依然無法解決產(chǎn)生廢渣的問題，并且同樣得到產(chǎn)品的有效成分八1203百分含量低在5-7%。中國專利CN200510072367.5公開的聚合硫酸鋁制備方法，先用硫酸直接酸溶工業(yè)廢催化劑制備硫酸鋁，然后用硫酸鋁與氫氧化鋁聚合制得聚合硫酸鋁。該制備方法是以蠟油催化廢催化劑為原材料，來源受到極大的限制，并且廢料生產(chǎn)產(chǎn)品雜質(zhì)含量高，同時以氫氧化鋁作為聚合劑，由于氫氧化鋁活性低，因此所得產(chǎn)品聚合度仍然低于45%。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種A1203有效含量高，聚合度高，且無廢渣產(chǎn)生的聚合硫酸鋁制備方法。本發(fā)明目的實現(xiàn)，主要改進是采用硫酸鋁為原料，在磷酸作穩(wěn)定劑與偏鋁酸鈉聚合工藝，從而不僅可以提高Al203有效含量，而且所得產(chǎn)品聚合度高且穩(wěn)定，生產(chǎn)無廢渣產(chǎn)生。具體說，本發(fā)明聚合硫酸鋁制備，其特征是由硫酸鋁水磷酸偏鋁酸鈉，按重量比O.8-10.0:0.00-10.0:0.O卜O.1:0.10-2.0混合反應(yīng)。本發(fā)明方法中硫酸鋁，主要提供有效含量A1203，可以采用工業(yè)固體硫酸鋁或者液體硫酸鋁，為使其有盡可能高的a:uo3含量，較好是固體氧化鋁采用含量^15.5%，液體氧化鋁含量>7.6%，原料AU)3含量高，有利于產(chǎn)品AU)3提高。若采用液體硫酸鋁，則可以省略溶解水。磷酸作為聚合穩(wěn)定劑，可以防止局部過度聚合導致產(chǎn)品不穩(wěn)定。具體生產(chǎn)中，為減少反應(yīng)用量和反應(yīng)容積，一種較好采用高濃度磷酸(例如含量85%以上)。偏鋁酸鈉主要作為聚合劑，可以提高聚合度，同時因其含有一定量的鋁，可以提高所得產(chǎn)品中有效成分AW)3含量。它可以采用市售偏鋁酸鈉，也可以由鈉鋁摩爾比1.05—1.5的氫氧化鈉和工業(yè)氫氧化鋁反應(yīng)制得。制備偏鋁酸鈉，其氫氧化鈉濃度較好應(yīng)在30%以上，濃度過低會造成所得偏鋁酸鈉含量偏低，造成游離鈉總含量偏高，會導致生產(chǎn)中總堿消耗量大，增加成本，濃度高還有利于縮短反應(yīng)時間。工業(yè)氫氧化鋁其含量無特別要求，但含量高有利于提高偏鋁酸鈉中Al203含量，這對本發(fā)明是有利的。本發(fā)明為有效控制偏鋁酸鈉中游離鈉的含量，減少總堿消耗量，一種較好為采用上述自制偏鋁酸鈉。本發(fā)明混合反應(yīng)，可以在常溫中進行，也可以適當加溫，試驗表明在沸點以內(nèi)加溫渚解有利于加快反應(yīng)速率。本發(fā)明一種更好為硫酸鋁水磷酸偏鋁酸鈉重量比1.0-8.0:0.00-8.0:0.02-0.06:0.20—1.20。本發(fā)明方法所得聚合硫酸鋁，較現(xiàn)有技術(shù)具有所得產(chǎn)品有效含量高，八1203百分含量高于10%，產(chǎn)品的聚合度高，聚合度大于45%，且長期穩(wěn)定不分層。此外，本發(fā)明方法原料易得，因不采用熟石灰等堿化劑，生產(chǎn)中無三廢問題，克服了現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)工藝所得產(chǎn)品，有效濃度不高、聚合度低、生產(chǎn)中廢渣量大的不足。本發(fā)明方法所得產(chǎn)品具有凝聚反應(yīng)速度快，形成絮體密實，對污水COD，色度去除效果好，混凝效果優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁、復合聚合氯化鋁鐵。以下結(jié)合幾個具體實施方式，進一步說明本發(fā)明優(yōu)點，但不能理解為本發(fā)明方法受實施例制約。具體實施方式實施例l(制備偏鋁酸鈉)在反應(yīng)釜內(nèi)打入2.0立方水，開啟攪拌，再緩慢加入96%工業(yè)氫氧化鈉1.1噸，使氫氧化鈉溶解，反應(yīng)釜升溫至約75°C，再逐步加入62%工業(yè)氫氧化鋁1.7噸，并開啟蒸汽加熱至約9CTC，自動反應(yīng)升溫約30min，升溫過高峰后，再用蒸汽加熱至約12(TC，然后保溫反應(yīng)約2小時，反應(yīng)結(jié)束后，開啟冷卻水冷卻至約9CTC，經(jīng)板框壓濾，得4.8噸偏鋁酸鈉聚合劑。氧化鋁含量為25.36%，鈉鋁摩爾比為1.12。此外，在上述鈉鋁摩爾比1.05—1.5范圍內(nèi)，所得偏鋁酸鈉同樣可以用于本發(fā)明。實施例2:在反應(yīng)釜內(nèi)打入2噸水，開啟攪拌，緩慢加入A1203含量15.8%工業(yè)固體硫酸鋁1.7噸，使硫酸鋁溶解，加入85%的磷酸穩(wěn)定劑40公斤，再開啟高速攪拌機后，滴加入實施例l所得偏鋁酸鈉聚合劑0.67噸，約滴加半小時。滴加完畢后開啟蒸汽加熱至約6CTC。在6(TC溫度下煮解約2.5小時，再開啟冷卻水冷卻至約4(TC放料。所得聚合硫酸鋁指標如下氧化鋁10.54%，聚合度57.62%，pH3.93，比重1.36g/ml。實施例3:在應(yīng)釜內(nèi)打入7.62%液體硫酸鋁3.7噸，開啟高速攪拌機，加入75%的磷酸穩(wěn)定劑42公斤，滴加入偏鋁酸鈉聚合劑0.6噸(市購氧化鋁含量38%的偏鋁酸鈉0.4噸加水0.2噸溶解)，約滴加半小時。滴加完畢后開啟蒸汽加熱至約7(TC。在7(TC溫度下煮解約1.5小時，開啟冷卻水冷卻至約4(TC放料。所得聚合硫酸鋁指標如下氧化鋁10.21%，聚合度50.62%，pH3.41，比重1.34g/ml。實施例4:在反應(yīng)釜內(nèi)打入7.62%液體硫酸鋁3.7噸，開啟高速攪拌機，加入85%的磷酸穩(wěn)定劑30公斤，滴加入實施例1中制的偏鋁酸鈉聚合劑0.55噸，約滴加半小時。滴加完畢后開啟蒸汽加熱至約8(TC。在80'C溫度下煮解約1.0小時，開啟冷卻水冷卻至約4(TC放料。所得聚合硫酸鋁指標如下氧化鋁10.35%，聚合度52.62%，pH3.62，比重1.35g/ml。比較試驗取原木漿生化后加藥前廢水1000ml(C0D:500，色度1000倍)，分別加入實施例2所得聚合硫酸鋁，市售聚合硫酸鋁，市售聚合氯化鋁，復合聚合氯化鋁鐵，進行混凝效果對比試驗，其試驗數(shù)據(jù)見附表。從出水效果可以看出，本發(fā)明方法所得聚合硫酸鋁的去除COD，脫色能力皆優(yōu)于其他，并且形成絮體較其他的密實。應(yīng)用對比試驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.聚合硫酸鋁制備，其特征是由硫酸鋁∶水∶磷酸∶偏鋁酸鈉，按重量比0.8-10.0∶0.00-10.0∶0.01-0.1∶0.10-2.0混合反應(yīng)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述聚合硫酸鋁制備，其特征在于硫酸鋁水磷酸:偏鋁酸鈉重量比1.0-8.0:0.00-8.0:0.02-0.06:0.20-1.20。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述聚合硫酸鋁制備，其特征在于所說硫酸鋁，固體氧化鋁含量>15.5%，液體氧化鋁含量^7.6%。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述聚合硫酸鋁制備，其特征在于所說磷酸為含量>85%的高濃度磷酸。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述聚合硫酸鋁制備，其特征在于所說偏鋁酸鈉為由鈉鋁摩爾比1.05—1.5的氫氧化鈉和工業(yè)氫氧化鋁反應(yīng)制得。6、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述聚合硫酸鋁制備，其特征在于混合反應(yīng)為加溫40-100°C，煮解O.5-8.0小時。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述聚合硫酸鋁制備，其特征在于煮解溫度為55-85°C，煮解時間為O.5-3.0小時。全文摘要本發(fā)明涉及一種Al₂O₃有效含量和聚合度高，生產(chǎn)過程無廢渣產(chǎn)生的聚合硫酸鋁制備方法，其特征是由硫酸鋁∶水∶磷酸∶偏鋁酸鈉，按重量比0.8-10.0∶0.00-10.0∶0.01-0.1∶0.10-2.0混合反應(yīng)。本發(fā)明方法較現(xiàn)有技術(shù)具有所得產(chǎn)品Al₂O₃有效含量大于10％，產(chǎn)品聚合度大于45％，且長期穩(wěn)定不分層，使用凝聚反應(yīng)速度快，形成絮體密實，對污水COD，色度去除效果好，混凝效果優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁、復合聚合氯化鋁鐵。此外，因不采用熟石灰等堿化劑，生產(chǎn)中無三廢問題，克服了現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)工藝所得產(chǎn)品，有效濃度不高、聚合度低、生產(chǎn)中廢渣量大的不足。文檔編號C01F7/76GK101279756SQ20071002133公開日2008年10月8日申請日期2007年4月5日優(yōu)先權(quán)日2007年4月5日發(fā)明者潘德扣,黃偉農(nóng)申請人:江蘇宜凈環(huán)保有限公司