NO165231B - Fremgangsmaate til fremstilling av et flokkuleringsmiddel. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte

til fremstilling av et flokkuleringsmiddel for anvendelse innen vannrensingsteknikken, og fremfor alt som erstatning for alu-miniumsulf at ved harpiksliming av papir.

I svensk utlegningsskrift 7201333-7 med publiserings-

nummer 372 497 beskrives fremstilling av et sulfatholdig,

basisk aluminiumklorid med formelen [Al (OH^Cl^. (S04 )z/2~-'n'

hvor x + y + y = 3 og y + z betegner en verdi på mellom l og 2

og z en verdi på 0,02 og 0,3. Dette sulfatholdige, basiske aluminiumklorid egner seg for anvendelse ved rensing av avløps-vann .

Fra DE-patentskrift 2.907.354 er det kjent innen papir-teknikken å anvende som retensjonsmiddel og hjelpemiddel ved liming et basisk aluminiumklorid med formelen

og anionet SC>4 foreligger i forholdet S04:A1 = 0,16.

Ved fremstilling av papir ifølge nevnte DE-patentskrift 2.907.354 tilsettes det foruten nevnte basiske salt også kon-vensjonelle tilsatsmidler, f.eks. organiske retensjonsmidler, såsom kationisk stivelse, polyakrylamid og polyetylenimin.

I GB A 1.411.326 beskrives fremstilling av et flokkuleringsmiddel til behandling av vann ved omsetning av rødslam fra Bayer-prosessen med svovelsyre. Ved Bayer-prosessen fremstilles aluminiumoksyd av bauxitt ved utluting med natrium-hydroksydløsning ved overtrykk. Derved blir flere oksydfor-bindelser tilbake uløste, særlig, jernoksyd, og det er disse som danner det våte rødslam. Dette innebærer at det fremstilte flokkuleringsmiddelprodukt inneholder en stor andel jern (men derimot ikke noe klor). Dessuten•angis det at man ved fremstillingen samtidig tørker og findeler reaksjonsproduktet, dvs. det ferdige reaksjonsprodukt foreligger i tørr form.

I GB A 2.128.977 beskrives fremstilling av et basisk aluminiumklorid ved reaksjon mellom' saltsyre og aluminiumhydroksyd under trykk, samtidig som. man separat fremstiller basisk aluminiumsulfat ved reaksjon mellom svovelsyre og aluminiumhydroksyd, hvoretter det basiske aluminiumklorid og det basiske aluminiumsulfat sammenføres og får reagere med hverandre ved en temperatur på 80-120°C.

Det flokkuleringsmiddel som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse utgjøres av et poly-mert, sulfatholdig aluminiumhydroksyklorid med den antatte generelle formel

i form av en vannholdig, stort sett mettet løsning. Som typiske verdier på a, b og c i formelen ovenfor kan nevnes a = 13, b = 34 og c = 1. I tillegg til vann inneholder løsningen 20-30 vekt%, vanligvis ca. 27 vekt% faste stoffer, nærmere bestemt 5-5,5 vekt% Al, 9-13 vekt% Cl, 0,8-4 vekt% S04 samt 0,5-1 vekt% Na. Fortrinnsvis inneholder løsningen foruten vann ca. 5,4 vekt% Al, ca. 9,0 vekt% Cl, ca. 2,5 vekt% S04 og ca. 0,5 vekt% Na.

I tillegg til at det ifølge den foreliggende oppfinnelse fremstilte flokkuleringsmiddel er meget effektivt ved vannrensing og ved harpiksliminger av papir, avviker det fra andre liknende, kjente produkter ved et høyere kloridinnhold. Det spesifikt nye ved oppfinnelsen er imidlertid fremgangsmåten til fremstilling av flokkuleringsmidlet og også de spesielle utgangsmaterialer som anvendes til fremstillingen, noe som muliggjør oppnåelse av et effektivt flokkuleringsmiddel på en billig måte, samtidig som man eliminerer et besværlig miljø-problem og nyttiggjør miljøskadelig avfall.

Ved beising av aluminium i alkaliske beisebad, f.eks. i forbindelse med anodisering av aluminium, fås nemlig store mengder brukt beisebad, som fra miljøsynspunkt er besværlig å bli kvitt, selv etter at det er blitt nøytralisert med f.eks. svovelsyre eller aluminiumsulfat, for utfelling av foru-rensingene i badet i form av et slam. Før nøytralisasjonen kan det anvendte beisebad i prinsippet sies å bestå av en natriumalu-minatløsning, som etter nøytralisasjon med svovelsyre eller aluminiumsulfat danner et slam som består av en nøytral blanding av aluminiumhydroksyd og aluminiumsulfat. Slammet har generelt et tørrstoffinnhold på 15-40 vekt% og inneholder i tillegg til vann 5-15 vekt% Al, 2-4 vekt% Na og 3-10 vekt% S04. Vanligvis foreligger slammet i form av en 17-18 vektprosentig vannsuspensjon, eller som en presskake med 36-40 vekt% tørr-stof f innhold.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse har man overraskende funnet en fremgangsmåte til å nyttegjøre seg det ovenfor beskrevne, miljøforurensende avfallslam ved å omsette dette med saltsyre til dannelse av et flokkuleringsmiddel.

De nærmere kjennetegn ved oppfinnelsen fremgår av de etterfølgende patentkrav.

For å gjennomføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes det som utgangsmateriale saltsyre i form av en vandig løsning med en HCl-konsentrasjon på 25-35 vekt%, fortrinnsvis ca. 30 vekt%. I tillegg til saltsyre inngår det ovenfor de-finerte slam som en bestanddel i utgangsmaterialet. Som nevnt ovenfor kan slammet generelt sies å bestå av en nøytral blanding av aluminiumhydroksyd og aluminiumsulfat. En viss del av slammets aluminiumhydroksydinnhold kan utgjøres av aluminiumhydroksydpulver, som er blitt tilsatt separat tir. slammet. En slik tilsetning av aluminiumhydroksyd til slammet gjøres spesielt med det formål å øke aluminiuminnholdet idet slammets opprinnelige aluminiuminnhold er lavt. Mengden tildatt aluminiumhydroksyd utgjør høyst 10 vekt%, fortrinnsvis høyst 5 vekt%, regnet av slammet. Idet det tilsatte aluminiumhydroksyd bare er bestemt til ved behov å justere slammets aluminiuminnhold, regnes i denne forbindelse aluminiumhydroksydet ikke som en egen bestanddel i utgangsmaterialet, men innregnes i slammet.

De to ovenfor angitte bestanddeler, saltsyren og slammet, bringes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til å reagere

med hverandre under visse bestemte betingelser og ved visse bestemte forhold. Nærmere bestemt blandes 100-150 vektdeler, fortrinnsvis ca. 130 vektdeler, saltsyre, regnet som 100% HC1, med 140-200 vektdeler, fortrinnsvis 160-190 vektdeler slam, regnet av slammets tørrstoffinnhold og omfattende eventuell tilsetning av aluminiumhydroksyd, og disse bestanddeler oppvarmes ved en temperatur fra ca. 80°C til blandingens kokepunkt, som vanligvis ligger på ca. 105°C, i et sammenlagt tidsrom på 3-15 timer, hvorved det suspenderte materiale ved reaksjonstidens slutt er stort sett brakt i løsning. Det foretrekkes ifølge oppfinnelsen å arbeide i temperaturområdet 90-100°C, aller helst ved 95-100°C. Reaksjonstiden er fortrinnsvis 4-8 timer, aller helst 4-6 timer. Ved reaksjonsmetoden ifølge oppfinnelsen er det videre hensiktsmessig å tilsette slammet i to omganger, hvorved en mindre del av slammet tilsettes i den første omgang og hoveddelen av slammet tilsettes i den andre omgang etter at den første porsjon er brakt i løsning. De ovenfor angitte reak-sjonstider gjelder den totale, sammenlagte tid for begge omganger. Det ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnådde, ferdige produkt er en stort sett mettet vannløsning av polyaluminiumklorid med et tørrstoffinnhold på 20-30 vekt% og et aluminiuminnhold på 5,5-6 vekt%. Som nevnt innledningsvis er det fremstilte produkt anvendbart som et flokkuleringsmiddel for anvendelse innen vannrensingsteknikken og ved harpiksliming av papir.

For å lette forståelsen av oppfinnelsen gis det nedenfor noen eksempler. I eksemplene er alle andeler og prosentan-givelser etter vekt dersom ikke annet er angitt.

Eksempel 1

I en glassbeholder, som var utstyrt med oppvarmingsan-ordning og omrører, ble det satset 420 g 31 prosentig saltsyre, 200 g sulfatholdig, aluminiumhydroksydholdig slam som hadde et tørrstoffinnhold på ca. 18 vekt% og som var oppnådd ved nøy-tralisasjon av et alkalisk beisebad ved anodisering av aluminium. Slammet hadde følgende analyse: Al ca. 5 vekt%, Na ca. 2 vekt% og SO. ca. 4 vekt%. Til slammet ble det dessuten tilsatt 50 g aluminiumhydroksyd ;>Al(OH)^.3H204.

Den ovenfor angitte blanding ble oppvarmet under omrøring i ca. 6 timer ved 100°C. Det var da oppnådd en stort sett klar løsning. Deretter ble det tilsatt ytterligere 600 g av det ovenfor angitte slam, og omrøringen og oppvarmingen ble fortsatt i ca. 7 timer inntil det var oppnådd en stort sett klar løsning.

Det fremstilte produkt ble anvendt med godt resultat ved harpiksliming av papir.

Eksempel 2

I den i eksempel 1 beskrevne apparatur ble det satset 420 g 31 prosentig saltsyre og 400 g av et sulfatholdig aluminiumhydroksydholdig slam, som tilsvarte slammet i eksempel 1, bort-sett fra at tørrstoffinnholdet var ca. 28 vekt% og analysen ga følgende verdier: Al ca. 10 vekt%, Na ca. 3,5 vekt% og S04 ca. 7 vekt%. På grunn av slammets høye aluminiuminnhold var en separat tilsetning av aluminiumhydroksyd ikke nødvendig i dette tilfelle.

Ovenstående blanding ble varmet under omrøring ved ca. 102°C i ca. 3 timer inntil det var oppnådd en stort sett klar løsning. Deretter ble det tilsatt ytterligere 400 g slam, som besto av det i eksempel 1 anvendte slam, og det hele ble varmet under omrøring i ytterligere ca. 2 timer ved 100°C, hvoretter reaksjonen var avsluttet.

Det fremstilte produkt viste gode egenskaper som flokkuleringsmiddel ved vannrensing og ved harpiksliming av papir.

Eksempel 3

I den i eksempel 1 angitte apparatur ble det satset 420 g 31 prosentig saltsyre og 250 sulfatholdig, aluminiumhydroksydholdig slam som tilsvarte slammet i de foregående eksempler, men med et tørrstoffinnhold på ca. 36 vekt% og en analyse som anga et Al-innhold på ca. 14 vekt%, et Na-innhold på ca. 3 vekt% og SO^-innhold på ca. 8 vekt%. Blandingen ble varmet under omrøring ved ca. 100°C i ca. 3 timer inntil det var oppnådd en stort sett' klar løsning.

Deretter ble det tilsatt 550 g av det i eksempel 1 anvendte slam, og omrøringen og oppvarmingen ble fortsatt i ca. 3 timer ved 100°C inntil reaksjonen var avsluttet.

Det oppnådde produkt oppviste gode egenskaper ved anvendelse som flokkuleringsmiddel ved vannrensing og ved harpiksliming av papir.

Eksempel 4

I den i eksempel 1 beskrevne apparatur ble det satset 420 g 31 prosentig saltsyre og 600 g av det slam som ble anvendt i første trinn i eksempel 2. Blandingen ble oppvarmet i ca. 4 timer ved 102°C. Deretter ble det utført spredning med ca. 200 g vann, som ble iblandet i løpet av 30 minutter. Iblandingen av vann ble gjort for å bringe reaksjonsproduktenes aluminiuminnhold på under 6 vekt%, idet et aluminiuminnhold på over ca. 6 vekt% gir et ustabilt produkt, som lett krystalliseres.

Eksempel 5

I den i eksempel 1 beskrevne apparatur ble det satset 420 g 31 prosentig saltsyre og 450 g av det slam som ble anvendt i første trinn i eksempel 3. Blandingen ble oppvarmet under om-røring ved 102°C i ca. 5 timer. Deretter ble det tilsatt 350 g vann,som ble iblandet i løpet av 30 minutter.

Det oppnådde produkt ble anvendt med godt resultat som flokkuleringsmiddel ved vannrensing og til harpiksliming av papir.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av et flokkuleringsmiddel, karakterisert ved at et brukt alkalisk aluminium-beisebad nøytraliseres med svovelsyre eller aluminiumsulfat til dannelse av en utfelling, som fraskilles i form av et slam, og at, regnet av slammets faststoffinnhold, 140-200 vektdeler av dette sulfatholdige, aluminiumhydroksydholdige slam blandes med 100-150 vektdeler saltsyre, regnet som 100% HC1, og at den vannholdige blanding oppvarmes ved en temperatur fra ca. 80°C til blandingens kokepunkt, i et totalt tidsrom på 3-15 timer.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at blandingen oppvarmes ved 95-100°C.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at blandingen oppvarmes i et tidsrom på 4-6 timer.

4. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at slammet har et fast-stoff innhold på 15-40 vekt%.

5. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved at slammet i tillegg til vann inneholder 5-15 vekt% Al, 2-4 vekt% Na og 3-10 vekt% S04.

6. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-5, karakterisert ved at slammet inneholder opp til 10 vekt% tilsatt aluminiumhydroksyd.