JPS59449B2 - 塩基性アルミニウム溶液の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塩基性アルミニウム溶液の製造法及び水処理に
於けるこの種の溶液の使用に関するものである。

出願中の特許願３５４９０／７４に於て、我々は硫酸ア
ルミニウム溶液を塩化カルシウムと反応させ次いで炭酸
カルシウム、水酸化カルシウム、または酸化カルシウム
のような沈殿剤と反応させる各工程を含む、塩基性アル
ミニウム溶液製造方法を記述している。

我々は今ここに、上記方法を修正することによって燐酸
塩を含む塩基性アルミニウム溶液を得ることができるこ
とを発見したのである。

本発明によれば、硫酸アルミニウム溶液を昇温で燐酸と
反応させ、塩酸または塩化カルシウムの添加によって塩
化物を導入し、硫酸カルシウムの選択的沈澱を行なわせ
るためにカルシウムの酸化物、水酸化物または炭酸塩を
添カ目することによって塩基性化し、その後、溶液を６
０℃以下へ急速に冷却させる各工程を含む、燐酸塩含有
塩基性アルミニウム溶液の製造法が提供される。

このような方法が実施されるときには、溶液からのアル
ミニウム化合物の損失は実質上除くことができる。

反応の第一段階を実施する一つの適切な方法は燐酸を硫
酸アルミニウム溶液と還流加熱することである。

一般的には、塩化物のカルシウムの炭酸塩、酸化物、ま
たは水酸化物の前かあるいは同時にかの何れかで添力目
することが好ましい。

塩化物を導入し溶液を塩基性化する段階は８０℃及至９
０℃の範囲の温度でおこることが一般的に好ましい。

実際には、塩化物は塩化カルシウム水溶液として導入し
、好ましい塩基性化用塩類、炭酸カルシウム、は水性ス
ラリーとして導入することが便利である。

この種の反応剤を適切量で還流力日熱している硫酸アル
ミニウム／燐酸溶液の中に導入すると８０℃乃至９０°
Ｃの範囲の温度をつくり出す傾向があるが、しかし、こ
の範囲への温度調節の他の手段も、必要ならば提供され
てよい。

塩基性化用塩類の導入後、溶液を昇温下、特に約６０−
７０°Ｃをこえる温度で保持する時間の長さを調節する
ことが大切である。

とも角、塩基性化用塩類の導入が完了後直ちに溶液を力
ロ熱することは、製品の不安定性をもたらす傾向がある
ので推奨できない。

実験室規模では、溶液を炭酸カルシウム導入後直ちに自
然に冷却させることによって、適切な結果が得られても
よい。

しかし、大規模操作に対しては、溶液温度が６０℃以下
へ急速に下がるよう冷却を行なうことが望ましい。

溶液の温度は塩基性化用塩類導入後好ましくは約半時間
以下の間、約６０℃以上で保たれる。

より低温での冷却は臨界的でないと信じられ、如何なる
便宜的な方法または装置を用いて実施することもできる
。

このような方法を実施することにより、硫酸カルシウム
は燐酸カルシウムに優先して沈澱することを我々は発見
した。

燐酸塩＋硫酸塩のアルミニウムに対する生成溶液中のモ
ル比は好ましくは０．０５：１乃至０．３＝１の範囲内
に入る。

特に有用な溶液は、実質上すべての硫酸塩が除去されて
しまい、溶液中の燐酸塩対アルミニウムの比が約０．１
：１乃至０．１５ ： １の範囲内に入るときに得られ
た。

塩基性が３３％乃至８０％の範囲にある塩基性アルミニ
ウム溶液を製造するのに望ましく十分なカルシウムの炭
酸塩、酸化物、あるいは水酸化物が使用され、４０−７
５％の塩基性が便利に製造できる。

塩基性の変動、従って最終溶液の塩化物含有量の変動は
塩化カルシウム、及び、カルシウムの炭酸塩、酸化物、
あるいは水酸化物の量の適切な変動によって得ることが
できる。

本発明による方法によってつくられる溶液は水の処理、
すなわち飲用水、下水、または下水スラッジの処理に対
して用いられてよい。

一般には、溶液はかなり稀薄な形態で、すなわち、Ａｌ
２Ｏ３として計算される約１％のアルミニウム含量の形
で用いられる。

しかし、輸送と貯蔵のために、Ｍ２Ｏ３として計算され
る５乃至２０％の範囲のアルミニウム含量をもつ溶液を
つくることが好ましい。

一般には、本発明による方法によってつくられた溶液を
その安定性を実質的に損うことなくＭ２Ｏ３濃度１．０
−２．０％へ稀釈することが可能であることを、我々は
発見した。

本発明による溶液は飲用水供給あるいは下水の処理ある
いは調節のために使用されてもよく、そして特に下水ス
ラッジの調節に対して向けられる。

このようにして処理された飲用水はしばしば貯槽に貯え
られ、そしてスラッジから抽出された水は下水処理工場
の中に再循環され、その工場からの溢流は通常は近くの
川または運河の中にすてられる。

溶液中の燐酸塩イオンは富栄養化をもたらし、すなわち
植物物質の成長を刺戟し開山水路の閉塞をもたらすこと
は広く知られている。

かくして、燐酸塩を含んでいる水の如何なる処理も富栄
養化問題につながることが予想される。

しかし、一般には燐酸塩は水処理中に形成するフロック
の中に保留され、従って給水中へは実質的な程度には放
出されないことを、我々は発見した。

事実、本発明による塩基性アルミニウム溶液での処理は
一般には処理された水の中の燐酸塩水準の低下につなが
る傾向があることを我々は発見したのである。

本発明によるいくつかの具体化は例示としてさらに詳細
にここに記述されている。

実施例 １ 本実施例に於ては、塩基性アルミニウム溶液は硫酸アル
ミニウム溶液を燐酸とともに燐酸対アルミニウムのモル
比０．１：１で１．０時間の間遠流加熱することによっ
てつくられた。

次いでアルミニウム１モルあたり０．７モルの塩化カル
シウムを含む水溶液とアルミニウム１モルあたり０．８
モルの炭酸カルシウムを含む水性スラリーが同時に溶液
へ添加され、その時温度は８０−９０°Ｇであった。

溶液は２Ｌ時間攪拌しながら冷却され、次に濾過された
。

生成する塩基性アルシミニウム溶″ｅ、（Ａ１２０３１
０．４％、塩基性４５．５％）はＡ１２０３２．０％の
濃度まで稀釈するときでも安定であった。

実施例 ２ 本実施例に於ては、実施例１と同じ手順がとられたが、
但し、硫酸アルミニウムと燐酸との混合物は６．０時間
の間遠流加熱された。

塩化カルシウムと炭酸カルシウムの添加並びに攪拌下の
冷却の後に、硫酸カルシウムが沈澱し、溶液が周返温度
へ冷えた後に炉別された。

生成した塩基性アルミニウム溶液（Ａ１２０３１１．３
％、塩基性４６．１％）はそれ自体並びに稀釈時にも安
定であった。

比較例 １ この比較例に於ては、実施例１と同じ手順が採用された
が、但し、燐酸は硫酸アルミニウムとともに１時間還流
力ロ熱され、塩化カルシウムと炭酸カルシウムとの添加
後の混合物はさらに５時間還流加熱された。

生成溶液は不安定であり、アルミニウム化合物の沈澱が
おこった。

実施例 ４ 実施例１及び２に於て製造された溶液の有効性がジョン
ズ沢過テストにより下水スラッジ脱水について試１験さ
れた。

スラッジＡ、Ｂ及びＣは家庭及び工場の混合下水を処理
する異なる処理工場からのものであった。

Ａ 固型分５．６％の、粗−次スラツジ士活性化過剰ス
ラッジ。

Ｂ 固型分４８％の、粗−次スラツジ士活性化過剰スラ
ッジ。

Ｃ固型分３．４％の、粗−次スラツジ＋腐植土スラッジ
。

スラッジの濾過に対する比抵抗（ＳＲ，）を４、ＯＸ
１０１２ｍ／ｋｇ及び３．ＯＸ １０１２ｍ／ｋｇの値
へそれぞれ減らすのに要する調節剤の量が、スラッジの
乾燥固体含有に対して添加される、Ａｌ２Ｏ３として計
算したアルミニウム重量％で示されている。

工場Ｃからのスラッジの場合には、比較例に対するＳＲ
値は３．ＯＸ １０１２ｍ／ｋｇ−及び２．ＯＸ １０
１２ｍ ／ ｋｇであった。

必要とする調節剤の量が少ないほど、製品は脱水に於て
より有効である。

ＦはＳＲがこの製品を用いて到達し得なかったこ吉を示
している。

比較例 ２ 実施例４での手順が実施されたが、但し、用いられる調
節剤はＡｌ２Ｏ３３８，３％、塩基性６３０％の塩基性
塩化アルミニウムであり、これは水に溶かしてＡｌ２Ｏ
３約１５％を含む溶液が得られた。

比較例 ３ 実施例４で採用された手順が実施されたが、但し、調節
剤は日本の多本肥料製造会社から商業的に入手できるポ
リ塩化アルミニウムで４９．４％の塩基性をもっていた
。

実施例１及び２、並びに比較例２及び３の結果は以下に
示される。

表１，２、及び３から、実施例１及び２の製品は、ジョ
ンズ濾過テストでの誤差範囲内で、比較例製品Ｃ２及び
Ｃ３の各と同程度の、あるいはより良好な成績を示した
ことを見ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 硫酸アルミニウム溶液を燐酸と昇温で反応させ、塩
   酸または塩化カルシウムの添力市こよって塩化物を導入
   し、硫酸カルシウムの選択的な沈澱を行なわせるために
   酸化カルシウム、水酸化カルシウムまたは炭酸カルシウ
   ムの添加によって塩基性化し、そしてその後、溶液を６
   ０℃以下へ急速に冷却させることを特徴とする、燐酸塩
   含有塩基性塩化アルミニウムの形成を含む、塩基性アル
   ミニウム溶液の製造方法。 ２ 燐酸と硫酸アルミニウム溶液とを一緒に第一段階に
   於て還流力日熱することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。 ３ 塩化物を８０乃至９０℃の温度の溶液の中に導入す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   による方法。 ４ カルシウムの炭酸塩、酸化物または水酸化物を８０
   乃至９０℃の温度の溶液の中に導入することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第２項および第３項の倒れか
   １項による方法。 ５ カルシウムの炭酸塩、酸化物、または水酸化物を塩
   化物の前または同時に導入することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項、第２項、第３項および第４項の何れか
   １項による方法。 ６ 溶液が、塩基性化用塩類の導入完了後半時間以下の
   間６０℃以上の温度に保たれることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項および第５項
   の何れか１項による方法。 ７ 実質上すべての硫酸塩を除き、かつ、アルミニウム
   に対するモル比が０．１：１乃至０．１５：１の範囲に
   ある燐酸塩を含有する生成溶液を得るために、十分なカ
   ルシウム塩を添力目することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項および第６
   項の何れか１項による方法。 ８ 生成溶液が４０−７５％の塩基性をもつことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
   、第５項、第６項および第７項の何れか１項による方法
   。