備混合物的制備中應用多次PH擺動,該制備混合物變成二氧化硅氧化鋁組合 物的最終漿體,其可以是二氧化硅和氧化鋁的共凝膠、或者另外是包含二氧化硅-氧化鋁 的沉淀固體的漿體。
[0031] 混合或反應容器可以是本領域的技術人員已知的任何合適的容器和相關設備,包 括裝有用于攪拌容器的內容物的裝置(例如旋轉葉輪)以提供混合和分散其中組分并懸浮 和分散本發(fā)明方法的制備混合物的沉淀固體的容器。該容器還可以裝有用于與容器內容物 交換熱量以提供對容器內容物的溫度的控制的裝置。
[0032] 期望最小化用于混合該方法每個添加步驟的組分所需要的時間至僅為在混合區(qū) 內提供均勻混合物所需的時間。盡管混合時間可以依據(jù)使用的設備、設備大小和其它因素 而改變,但每個添加步驟中的合并、混合和分散組分所需的時間通常應當在從1至30分鐘 的范圍內。
[0033] 在完成上述pH擺動之后,再次將硫酸鋁引入至混合區(qū)并且以一定量與其中含有 的制備混合物混合以降低其pH至從1. 5至6. 5,優(yōu)選從2至6,最優(yōu)選從2. 5至5. 5并且特 別優(yōu)選從3. 1至5. 1的范圍內。該步驟之后,將硅酸鹽引入至混合區(qū)并將其以一定量與其 中的制備混合物混合以提高混合物的pH至從6. 5至11,優(yōu)選從6. 5至9. 2,更優(yōu)選從7至 8. 8,并且最優(yōu)選從7. 2至8. 5的范圍內,完成第二次pH擺動。
[0034] 在完成第二次pH擺動之后,獲得的二氧化硅氧化鋁組合物可以進行進一步的pH 擺動或可以進行制備方法的最后步驟。
[0035] 如果將二氧化硅氧化鋁組合物進行進一步的pH擺動,該第三次pH擺動將和第一 次pH擺動類似。任選的第三次pH擺動包括再次將硫酸鋁引入至混合區(qū)并將其以一定量與 其中含有的制備混合物混合以降低其pH至從1. 5至7. 0,優(yōu)選從2至6,最優(yōu)選從2. 5至 5. 5并且特別優(yōu)選從3. 0至5. 1的范圍內。該步驟之后將鋁酸鹽引入至混合區(qū)并且將其以 一定量與其中的制備混合物混合以提高混合物的PH至從7. 5至12,優(yōu)選從8至11,并且最 優(yōu)選從9至10的范圍內,完成任選的第三次pH擺動。
[0036] 本發(fā)明方法的最后步驟是類似第二次pH擺動的倒數(shù)第二次pH擺動,以及包括以 任一順序添加硫酸鋁和鋁酸鹽的最后的PH擺動。
[0037] 在倒數(shù)第二次pH擺動中,將硫酸鋁引入至混合區(qū)中并且以一定量與其中含有的 制備混合物混合以降低其pH,優(yōu)選地至從2至8,優(yōu)選地從2. 5至7. 5范圍內的pH。如果應 用第三次pH擺動步驟,那么在該倒數(shù)第二次pH擺動中的pH最優(yōu)選為3至7. 5,更特別為4 至7. 5。如果不應用第三次pH擺動并且在步驟(w)中使用在步驟(e)中獲得的混合物,那 么在步驟(V)中獲得的混合物的pH為2. 5至6,更特別的是2. 5至5。
[0038] 該步驟(V)之后將硅酸鹽引入混合區(qū)并將其以一定量與其中的制備混合物混合 以提高混合物的pH。如果應用第三次pH擺動步驟,那么在步驟(w)中獲得的混合物的pH 優(yōu)選地為6至10,更特別地為7至9. 5。如果不應用第三次pH擺動,那么在步驟(w)中獲 得的混合物的pH優(yōu)選地為2. 5至6,更特別的為2. 5至5。
[0039] 最后的pH擺動包括(i)以一定量添加堿金屬鋁酸鹽以提供具有理想地在7. 8至 12,并且優(yōu)選在7. 8至11范圍內的pH的混合物,和(ii)添加一定量的硫酸鋁,這樣的量以 提供具有從1. 5至7. 7,并優(yōu)選地從2至7. 7,更特別地從3至7. 5的pH的混合物。
[0040] 一旦完成最后的pH擺動,用堿性溶液,更優(yōu)選堿金屬氫氧化物,最優(yōu)選氫氧化鈉 處理混合物。堿性溶液的pH為7. 5至12,更優(yōu)選8至11。這種處理使得根據(jù)本發(fā)明的二氧 化硅-氧化鋁固體沉淀并從溶液分離。最后步驟包括回收在最終漿體中含有的沉淀固體。
[0041] 優(yōu)選從二氧化硅氧化鋁組合物中除去任何可能還存在的雜質和/或污染物。通常 存在的雜質和/或污染物是堿金屬、更特別是鈉和/或硫酸鹽。因此,對于步驟(z)優(yōu)選額 外包括除去不期望的組分。優(yōu)選地,這通過將回收的沉淀固體經過洗滌和/或離子交換來 完成。這些處理的每一個可以根據(jù)需要而進行。在實際操作中,固體優(yōu)選用水洗滌,然后經 過離子交換并隨后再次用水洗滌。離子交換優(yōu)選地通過用離子交換溶液,更特別是含有來 自鈣鹽、稀土金屬鹽、強酸(諸如鹽酸和硫酸)和銨鹽,更特別是氯化銨和硝酸銨的一種或 多種的溶液處理固體來實施。
[0042] 優(yōu)選含有的二氧化硅-氧化鋁組合物基于總組合物具有至多0. 5重量%,更特別 是至多0. 1重量%的氧化鈉含量。不取決于其實際形式,任何鈉被認為以氧化鈉的形式存 在。
[0043] 制備混合物在本發(fā)明方法的混合區(qū)內形成的溫度條件可影響其二氧化硅-氧化 鋁終產物的性質,較高的制備溫度常常生成更結晶狀的材料并且較低的制備溫度常常生成 更無定型的材料。因而,需要控制方法步驟的混合和反應溫度至某個定義的溫度范圍內。通 常,每次pH擺動的混合和反應溫度應當在從20°C至90°C,優(yōu)選從30°C至80°C,并且最優(yōu)選 從40°C至70°C的范圍內。特別需要組分的混合和反應在接近對于使用常見的商業(yè)混合和 反應方法設備可行的等溫條件下發(fā)生。
[0044] 除了控制每次pH擺動的各個添加步驟的混合物pH之外,還需要以一定量合并組 分以提供最終的漿體混合物,從中回收具有基于制備混合物總重1至30重量百分比(重 量%)的固體含量的沉淀固體。優(yōu)選地,固體在最終漿體混合物中的比例是2至20重量%, 并且最優(yōu)選3至15重量%的范圍內。
[0045] 為了提供本發(fā)明的方法的最終漿體中的期望重量百分比的沉淀固體,將每次pH 擺動的硫酸鋁、鋁酸鈉和硅酸鈉的相對量調節(jié)至某個期望的范圍內。例如,在包括添加硫酸 鋁然后添加鋁酸鈉的pH擺動中,對于添加至制備混合物的組分而言,鋁酸鈉對硫酸鋁的重 量比通常應當在0. 1至1. 5,但是優(yōu)選0. 3至1. 1,并且最優(yōu)選0. 5至0. 9的范圍內。在包 括添加硫酸鋁然后添加硅酸鈉的PH擺動中,硅酸鈉對硫酸鋁的重量比通常應當在0.5至5, 但是優(yōu)選1至4,并且最優(yōu)選,1. 5至3的范圍內。
[0046] 添加至本發(fā)明方法的制備組合物的硫酸鋁、鋁酸鈉和硅酸鈉的形式可以是具體組 分的干燥固體或水溶液。
[0047] 本領域的技術人員已知的用于從最終漿體或制備混合物的剩余流體分離沉淀固 體的任何合適的方法可以被用來回收沉淀固體。這樣的方法包括重力分離、壓力分離和真 空分離,并且可以包括使用設備諸如例如帶式過濾器、板框壓濾機和旋轉真空過濾器。
[0048] 用水洗滌在步驟(z)中獲得的過濾的沉淀固體或濾餅以除去雜質(例如鈉和硫酸 鹽)。用于洗滌沉淀固體的水的量可以是適于提供具有在2至7,并且優(yōu)選2. 5至5. 5的期 望范圍內的pH的洗滌粉末的任何量。用于單一洗滌步驟中的水和干燥粉末的重量比可以 在0. 1:1至100:1,優(yōu)選0. 5:1至50:1的范圍內。可以使用一個或多個洗滌步驟洗滌過濾 的沉淀固體。
[0049] 在步驟(Z)中獲得的沉淀可以通過干燥和/或煅燒進一步處理。
[0050] 在步驟(z)中獲得的沉淀還可以使用本領域技術人員已知的任何合適的干燥方 法急驟干燥、帶式干燥或噴霧干燥。優(yōu)選地,組合物經過帶式干燥或急驟干燥。
[0051] 通過本發(fā)明的方法獲得的二氧化硅氧化鋁組合物可