JPS5835933B2 - 塩基性アルミニウム塩の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塩基性アルミニウム塩、殊に水処理剤として有
用な塩基性アルミニウム塩の製造方法に関する。

塩基性塩化アルミニウムが水処理剤として広く使用され
るようになり、数多くの製造方法が研究されている。

その大きな理由の一つは経済的観点からもさることなが
ら製法の相違により、同一組成の塩基性塩化アルミニウ
ムであっても水処理剤として性能が異なることにある。

塩基性アルミニウム塩の製造方法としては■ 金属アル
ミニウムをその当量以下の１価の酸と反応させる方法。

■ １価の酸のアルミニウム塩をイオン交換樹脂膜を通
じて１価の酸イオンを除去する方法Ｏ塩化アルミニウム
６水塩結晶を焼成し、ＣｔイオンをＨＣｌとして揮散さ
せる方法。

＠ 水酸化アルミニウムをその当量以下の１価の酸と混
合し加圧高温下で反応させる方法。

■ アルミン酸アルカリ水溶液を酸で中和し活性な水酸
化アルミニウムゲルを生成させ、これをその当量以下の
１価の酸と反応させる方法。

■ 硫酸アルミニウムとアルカリまたはアルミン酸アル
カリ金属塩とを反応させて得た塩基性硫酸アルミニウム
沈澱物を１価の酸または１価の酸のアルミニウム塩と反
応させる方法。

■ 塩化アルミニウムと硫酸アルミニウムの混合物の水
溶液にカルシウム化合物を添加し、硫酸イオンを石こう
として除去する方法。

等がある。

これらの方法のうち■〜■の方法は実験室的な方法であ
って経済性の点から工業的方法としては適さない。

また■久び■の方決は原料として高価なアルカリ剤、主
として苛性ソーダを必要とし■の方法は多量の石膏を副
生ずるという難点がある。

本発明者らはかかる現状に鑑み塩基性アルミニウム塩の
製造方法について研究を進めた結果、安価で水処理性能
の優れた塩基性アルミニウム塩の製造方法を見出し、本
発明を完成したものである。

即ち、本発明２価の金属のアルミン酸塩と１価または２
価の酸のアルミニウム塩とを反応させることからなる塩
基性アルミニウム塩の製造方法に関する。

本発明に使用する二価の金属のアルミン酸塩としてはア
ルミン酸カルシウム、アルミン酸バリウムが好適である
。

そこでこれらの製造方法について述べればアルミニウム
源としては水酸化アルミニウム、ボーキサイト、カオリ
ン等アルミニウム含有率３５％（Ａｔ２０３ として）
以上の無機薬品または鉱物が好例として挙げられ、また
これと反応するカルシウムまたはバリウム源としてはカ
ルシウムまたはバリウムの酸化物、水酸化物、あるいは
カーバイト滓が好例として挙げられる。

上記のアルミニウム源とカルシウムまたはバリウム源を
水を介して攪拌混合し、スラリー状とし常圧または加圧
下で反応させることにより、アルミン酸カルシウムまた
はアルミン酸バリウムを製造することができる。

さらりこ、これらの製造方法について詳細に述べるなら
ば、アルミニウム源とカルシウム源との比率、アルミニ
ウム源とバリウム源との比率は各々Ｃａ０Ａｔ２０３
（モル比）、Ｂ ａ Ｏ／Ａｚ２ｏ ａ （モル比）
として１．υ〜６．０及び１．０〜３．０の範囲（こめ
ることが望ましい。

すなわち、ＣａＯ／ｌＡｔ２０３（モル比）、Ｂａ０Ａ
ｔ２０３ （モル比）が上記の上限を著しくこえた場合
アルミニウム源が不足し、未反応のカルシウム源及びバ
リウム源が残存すること（こなる。

他方、上記の下限を著しく下廻った場合、アルミニウム
源が過剰に存在することになり、いづれの場合に於いて
も経済的に不利である。

ところで、上記のアルミン酸塩を製造する際の反応促進
剤としてアルカリ金属の水酸化物、塩化物である苛性ソ
ーダ、苛性カリ、塩化ナトリウム及び塩化カリウムその
他硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム等を添加してアルミ
ン酸カルシウム、アルミン酸バリウムの生成反応を促進
することができる。

この促進剤の添加量は原料中のＡｔ２０３に対し７０％
以下であることが望ましい。

これ以上の添加はアルミン酸カルシウム等の生成時にア
ルミニウム源の一部をアルミン酸アルカリの形で水酸液
中へ溶出することになりアルミニウム源の損失をきたし
、原料費の上昇を招ねくだけである。

尚、上述した促進剤の添加量が多く、塩基性アルミニウ
ム源ム塩の製造及び安定性に悪影響を及ぼすおそれのあ
る場合（こは、口過洗浄することによって容易に促進剤
を除去することが可能である。

また、この時のケーキの口過性は良好であり、ケーキ中
の水分も少ない。

上記のごとくして得られるアルミン酸カルシウムの組成
は原料の種類、原料の比率、反応温度及び促進剤の種類
、量等によって異なるが下記のごとく例示できる。

すなわち、ＣａＯ”Ａ４２０３４Ｈ２０，４ＣａＯ”３
Ａｔ２０３”３Ｈ２０，２ＣａＯ”Ａ４２０３４Ｈ２０
，３ＣａＯ−Ａｔ２０３・６Ｈ２０，４ＣａＯ−Ａ１２
０３・Ｈ２Ｏ，４ＣａＯ−Ａ１２０３・１３Ｈ２０等ｍ
１）ｔ＞促進剤によって生じる３Ｃａ Ｏ” Ａｔ２ｏ
３’ Ｃａ ８０４ ’ １２Ｈ２０−３ＣａＯ−Ａｔ
２０３・ＣａＣｔ２・１０Ｈ２０，３ＣａＯ・Ａｔ２０
３・Ｃａ（Ｎｏ３）２・１０Ｈ２０等で、アルミニウム
源としてＳｉＯ２含有物を使用した時は２ＣａＯ・Ａｔ
２０３” Ｓ ｉＯ□” ８Ｈ２０、３ＣａＯ’ Ａｔ
、、０３ ”Ｘ５ｉ０２ＹＨ２０等も生成する。

一方、アルミン酸バリウムの組成としてはＢ ａ Ｏ−
Ａｔ２０３２ Ｈ２０＊ Ｂ ａ Ｏ・Ａ４０３・Ｈ２
Ｏ等である。

この反応において重要なことは反応温度である。

そこで反応温度と二価の金属のアルミン酸４の生成率と
の関係について具体的に述べれば次の通りである。

具体例 ｌ 水酸化アルミニウム７６．４７ｒと水酸化カルシウム１
０８．８：Ｉｌｌと水８１５１を冷却管をとりつけたｌ
ｔ容の三つロフラスコに入れ、第１表の反応温度で攪拌
下に反応を行ない、各反応時間に於ける生成率を測定す
ると共（こ、生成アルミン酸カルシウムをＸ線回折で調
べた。

その結果を第１表に示す。

上表から明らかな様に反応温度が８０’Ｃ以上になると
急激（こ生成率が向上することが分かる。

し かも８０℃以上で生成するアルミン酸カルシウムを原料
として使用するときは、これ以下の温度で生成したもの
を原料として使用した場合に比べて塩基性アルミニウム
塩の安定性及び水処理能は優れている。

前記重列のアルミン酸カルシウム及びアルミン酸バリウ
ムの製造方法としては、 ■ アルミニウム源とカルシウム源あるいはバリウム源
を混合灼熱する方法。

■ アルミン酸アルカリ水酸液とカルシウム塩あるいは
バリウム塩の水溶液を混合し沈澱させる方法。

等がある。

しかし、これらの方法は塩基性アルミニウム塩の製造原
料として適用することは実質上、不適当である。

すなわち、■の方法によって得られるアルミン酸カルシ
ウムあるいはアルミン酸バリウムは複合酸化物の形を呈
し、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等のアルミニ
ウム塩溶液との反応性に乏しく、長時間の反応を必要と
する上に、完全に反応せず未反応物を多く残こす欠点が
あり、■の方法によって得られるアルミン酸カルシウム
及びアルミン酸バリウムはケーキ中に水分を多官し、そ
れに伴なって不純物としての可晦性塩が多量に混入し、
これによって塩基性アルミニウム塩を製造した場合、製
品の安定性が悪い欠点を有する。

本発明は前記の如くして２価の金属のアルミン酸塩を製
造し、スラリー状のまま、または口過等によって母液を
分離した後、スラリー中の懸濁物または分離後のケーキ
を１価または２価の酸のアルミニウム塩に溶解して塩基
性アルミニウム塩を製造するものである。

本発明に使用する１価または２価の酸のアルミニウム塩
としては塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸ア
ルミニウム等が好例として挙げられる。

本発明の塩基性アルミニウム塩の製造方法について詳記
すれば次の通りである。

２価の金属のアルミン酸塩と１価または２価の酸のアル
ミニウム塩水溶液との反応は攪拌下で行なわれるのが望
ましく、攪拌によりアルミン酸塩スラリーあるいはケー
キはアルミニウム塩水溶液中に均一に分散し、未反応物
が塊状になるのを防止し、反応は著しく促進される。

反応温度は常温以上であればよく特に制限はなく、反応
時間は反応温度にもよるが上記の如くして得られるアル
ミン酸塩はアルミニウム塩水溶液と容易に反応するため
、２０〜４０分あれば充分である。

ところで、１価の酸のアルミニウム塩のみを使用すると
きはアルミン酸ｔｉｔこ由来するカルシウムあるいはバ
リウムが塩基性アルミニウム塩溶液中に存在するが、こ
の場合に於いても従来法（塩化アルミニウムと炭酸カル
シウムを反応させて塩基性アルミニウム塩を製造する方
法）に比べて遥かに高塩基度即ち、従来法が塩基度５０
％程変が上限であるの【こ対し、８０φの様な高塩基度
の塩基性アルミニウム塩を製造することができ、しかも
同一塩基度の場合番こ於いても従来法により製造したも
のに比し、貯蔵安矧生は大きく、水処理能も犬である。

また、塩基性アルミニウム塩溶液中のカルシウムあるい
はバリウムの存在が忌避される様な使用場面に於いては
’ｔｅｌ−あるいは硫酸アルミニウム等を１価の酸のア
ルミニウム塩と同時あるいは別別に使用して塩基性アル
ミニウム塩溶液中のカルシウムあるいはバリウムを硫酸
カルシウムあるいは硫酸バリウムとして沈澱除去し、塩
基性アルミニウム塩を製造することもできる一０ 以下、本発明の実施例を挙げる。

実施例 １ 冷却管をとりつけた１を容の三つロフラスコに水酸化カ
ルシウム２９６１、水酸化アルミニウム１５６１、水酸
化ナトリウム２（Ｈ’及び水５４８Ｖを入れ、液温６０
℃とし攪拌しつつ反応を２４時間行ない、生成物をｒ過
、水洗後乾燥し、白色粉末５３３ｔを得た。

この白色粉末は組成４ＣａＯ。Ａｔ２０３・１３Ｈ２０
のアルミン酸カルシウムと未反応水酸化アルミニウム及
び未反応水酸化カルシウムの混合物でアルミン酸カルシ
ウムの生成率は７５％であった。

次に５を容の容器にＡｔ２０３８悌濃度の硫酸アルミニ
ウム水酸ｇ２２６４ｆ、Ｑ化アルミニウム６水ｊａ７９
３ ｒ及び水１３７０ｓ’を入れ、６０℃に加温し、上
記の混合物５３３２を２０分間で徐徐に添加し、１時間
熟成後ｒ過し、塩基性アルミニウム塩溶液を得た。

その組成はＡｔ２０３９．９６饅、Ｓｏ、 ２．９８φ
、Ｃ７８，０９％、塩基度５０．５優であった。

実施例 ２ 冷却管をとりつけた５００ｍ／ｌ！容の三つロフラスコ
に水３６６／、水酸化カルシウム５５．５５’及び水酸
化アルミニウム４６．８ｒを入れ、液温９０℃とし攪拌
しつつ反応を２時間行ない、組成３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３
・６Ｈ２０のアルミン酸カルシウムと少量の未反応の水
酸ｆヒアルミニラムを含むスラリーを得た。

次に１を容のビーカー中にＡｔ２ｏ ａ ｓ ％ 濃度
の硫酸アルミニウム水溶液４４６ｆ、水５０ｆ及び塩化
アルミニウム６水堪１９３ ｆを加え、７０℃に加温し
塩化アルミニウムを溶解した。

この溶液を７０℃に保温、攪拌しつつ、上記のスラリー
を２０分間で徐々に添加し、更に３０分熟成を行ない、
１過し、透明な塩基性アルミニウム塩水溶液を得た。

その組成はＡｔ２０，９．９８％、５Ｏ４２，８２条、
Ｃ１８，３４優、塩基度４９．９％であった。

実施例 ３ 実施例１の反応容器【こ水酸化カルシウム２１８ｖ１水
酸化アルミニウム１５３？、塩化ナトリウム５０２及び
水５７９ｆを入れ、液温１００℃とし攪拌しつつ反応を
１時間行ない、生成物をｒ過、水洗後乾燥し白色粉末３
９５ｆを得た。

この白色粉末は３ＣａＯ−Ａｔ２０３・６Ｈ２０と３Ｃ
ａＯ−Ａｔ２０３−ＣａＣ１２・１ＯＨ２０の組成を有
するアルミン酸カルシウム混合物であった。

次に５を容のホーロー引き容器ｌこＡ７．．０３８係濃
度の硫酸アルミニウム水溶液１７０９Ｓ’、［化アルミ
ニウム６水ｔ１５７２ｓ’及び水１２６５ｆを入れ、６
０℃な加温し、上記の混合物３９５グを加え６０℃に保
温、攪拌し、１．５時間反応を行ない、１過し、透明な
塩基性アルミニウム塩溶液を得た。

その組成はＡｔ、、０３１０．００係、５Ｏ４３，０１
％、ＣＬ ８．２１饅、塩基度５０．０％であった。

実施例 ４ 実施例１の反応容器【こ水酸化アルミニウム４２ｖ１水
酸化バリウム８水１２３２ｆ及び水２２６１を入れ、液
温１００℃とし攪拌しつつ反応を２時間行い、生成物を
１過、水洗後乾燥しアルミン酸バリウム１７０１を得た
。

次に、１を容のフラスコにんらｏ３ ｓ％濃度の硫酸ア
ルミニウム水酸液１６８ Ｐ、硝酸アルミニウム９水塩
１３７ｓ’及び水５２０？入れ６０℃に加温し、上記の
アルミン酸バリウム１００ｓ’を加え６０℃に保温、攪
拌し、４時間反応を行ない、ｒ過し、透明な塩基性アル
ミニウム塩水溶液を得た。

その組成はＡ、！２０３７．８２％、８０４０．０７俤
、Ｎｏ３８．１５俤、塩基度７１．１係であった。

実施例 ５ 冷却管をとりつけた５を容の三つロフラスコに水酸化ナ
トリウム１００ｓ’、水酸化アルミニウム７９７Ｓ’、
水酸化カルシウム１１３４ｓ’及び水２９６’ｌ’を入
れ、液温１００℃とし、攪拌しつつ反応を２時間行ない
、生成物をｆ過、水洗後乾燥し、組成３Ｃａ０・Ａｔ２
０３・６Ｈ２０が主体のアルミン酸カルシウム１９２０
／を得た。

次にＡｔ２０３濃度ｌＯφの塩化アルミニウム水溶液に
所定量の水を加え９０℃に加温し、上記のアルミン酸カ
ルシウムを下表の割合で３０分間で徐々に添加し、さら
に３０分間熟成を行ない下表に示す組成の塩基性アルミ
ニウム塩を製造した。

尚、比較のためアルミン酸カルシウムｔこ代えて炭酸カ
ルシウムを用い、同一条件で第２表に示す組成の塩基性
アルミニウム塩を製造した。

この塩基性アルミニウム塩を室温で放置し沈澱の生成状
態を観察した。

その結果を第２表に示す。実施例 ６ 実施例１，２．３及び比較量として下記の方法により製
造した塩基性アルミニウム塩水醇液を用いて水処理試験
を行なった。

試験方法・・・・・・河川表流水（水温１８℃、濁度２
０ｐ ｐｍ 、ｐＨ７，２０、Ｍアルカリ度７５ｐｐｍ
、ＣＯＤ ２１ｐｐｍ）をジャーテスターに入れ、所定
量の塩基性アル ミニウム塩水溶液を加え、２分間急 速攪拌、ｉｏ分間緩速攪拌後、１０ 分間静置し、上澄水の濁度を調べた。

その結果を第３表に示す。

比較量製造法及び組成 冷却管をとりつけた三つロフラスコにＡｔ２０３８％濃
度の硫酸アルミニウム水溶液７６５ｆ、塩化アルミニウ
ム１９３ｇ’を入れ７０℃ｌこ加温し、ＣｔＬ ＥＣＣ
ａ Ｃ０３濃度４７俤の炭酸カルシウムスラＩＪ−３２
０Ｓ’を２０分間で徐々に加え、３０分間熟戒後ｒ過し
、塩基性アルミニウム塩を得た。

その組成はＡ７２０３１０．０２俤、ＳＯ，２，８４係
。

Ｃｔ８．３７％、塩基度４９，９条であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １２価の金属のアルミン酸塩と１価または２価の酸のア
   ルミニウム塩とを反応させることからなる塩基性アルミ
   ニウム塩の製造方法。 ２ アルミニウム含有物と２価の金属の酸化物、水酸化
   物またはその塩とを８０℃以上の溶液中で反応させて得
   た２価の金属のアルミン酸塩と１価または２価の酸のア
   ルミニウム塩とを反応させることからなる塩基性アルミ
   ニウム塩の製造方法。