CA1070592A - Procede de fabrication d'hydroxychlorures d'aluminium - Google Patents
Procede de fabrication d'hydroxychlorures d'aluminiumInfo
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication de solutions d'hydroxychlorures d'aluminium. Ce procédé est caractérisé en ce que ces solutions sont obtenues par neutralisation partielle opérée à froid au moyen de composés basiques d'ammonium, des métaux alcalins et des métaux alcalinoterreux de solutions d'hydroxychlorures d'aluminium d'un degré de basicité inférieur à celui des solutions à obtenir ou de solutions de chlorure d'aluminium; ces solutions peuvent en outre contenir différents anions autres que le chlore. Ces colutions sont particuliérement destinées au traitement des eaux et effluents aqueux.
Description
~)7~5~
L'in~ention co~cerne la fabrication d'hydroxychlorures d'aluminium sou3 forme de solution~ stable3, plu~ particulière~
ment deatin~3 aux traitement~ de~ ~au~ et efflue.nt~ aqueux.
Le~ hydroxychlorures d'alumi~ium sont de~ chlorures d'aluminium plu9 OU moin3 bas1que~ ancie~nement co.n~u~ pour le~quels on~ ~t~ propo~és ~n grand ~ombre de procédés de prépa-ration; on peut adopter pou~ ces hydroxychlorure~ de~ ~ormules ~ ~`
globales telle~ que ~1 (OH)X Cl3 x dans lesquelles X est inf~-rieur ~ 3 et exprime le degré de ba~icité de ce~ composés; il 0st apparu toutefois, Qurtout lors de leur mise e~ oeu~re da~3 ~ -diver e9 applications, que le comportement de diver~ hydroxychlo-~ure~ de formules gén~rale~ très voi~i~es pouvait 8tre tres vari~
. ableiet ~emblait en relation avec les procéd~s de préparation, ; oe qui lais~e supposer qu'il peut exister en solution diver~
io~ polycoDdensés de 3tructures complexes et qui peuvent di~férer 3elon ce~ procédés de préparatlon. ~ :
Parmi les diverses appli~a~io~s de ces hydroxychlorure~ -~
d'alumlnium o~ peut citer la fabrication de~ cosmétiques, celle de supports de catalyseur~ en alumine et le traiteme.nt des eaux et efflue~ts aqueux; e~ ce ~ui co~cerne cette derniare applica-tion, le~ hydroxychloruxes d'alumi.nium te~de~t ~ ~e æubstituer - , à d'autre~ produit tels que les ~els de fer et le sulfate d'alumi~ium par suite de leur plus gra~de capacité de coagula~
tio~ et de ~loculatio~ de~ impuretés pr~seDte~, la~uelle peut 8tre d'ailleurs augment~e par l'ef~et de synergie r~ultant de l'a~out d'anions S04, phénomane qui e~t connu d'ailleurs depuis assez lo~gtemps.
Aloræ que la stabilité du sulfate d'alumi~ium ancie~-nement employé est tr~ graDde, il ~'e~ e~t pas de m8me de celle 3 des ~olutio.ll~ d'hydroxychlorure~ d'alumi~ium qui di~i~ue lorsque `
la concentratio~ et la basicité augme~e~t et diminue égaleme.nt lors~ue sont pr~sents des anlons polyvale~ts tel~ que S0~; la 107~2 proportion d'anion SO4 conv~nable pour ce~ applioation3 de traitement des eaux et effluents est de llordre au plu~ de 0,3 mole par atome d'aluminium et, dan~ ces co~dition~, la concentra- ;
tion de ces solut~ons d'hydroxyohlorure~ ~e peut dépa~ser 15 %
en poid~ d'alumine A12O3.
En ce qui co~oerne plu~ particulièreme.nt le~ hydroxy~
chlorure~ d'aluminium o~ ~ont présentæ des anions polyvalent~
tels que SO4, plusieurs proc~dés de pr~paration ayant pour but d'obt0n$r des produits efficaces et stableæ o.nt ét~ propos~æ;
un tel proc~d~ con.nu consi~te par exemple ~ ajouter, aux ~i.n~ de -: ;
neutralisation partielle, du carbonate de chaux au r~ultat de l'attaque de produits Dat~rels apportant l'alumi~ium par des mélanges des acidss chlorhydrique et sulfurique, un vieillisss- -ment pouvant 8tre effectué sur les solutions obtenueæ apr~s ;~
~limination du préoipité formé de ~ulfate de calcium entra~nant .
l'excas d~anion~ SO4; un ~utre proc~d~ connu co~iste ~ faire ` ~ .
réagir dans le~ proportions voulue~ ~ des tsmp~rature~ voisines de la te~p~rature ~ormale u~ aluminate alcalin ~ur du æul~ate de .:
sodium et du chlorure d'alumi~ium de faço~ ~ obtenir un gel, pui~
~ chauffer modérément l'ensemble de façon à liqu~ier ce gel, ; ce qui do~e alor~ la æolution recherchbe de~ hydroxychlorure~
co~te~ant l'anio~ S0~
~a pr~æente in~entio.h ~vite l'i~co.nv~ie~t r~sultant de la filtration indispensable prévue par le premier de ces pro- ~:
c~d~ et l'i~co~v~nie.nt r~sultant du pa~age par un gel qui e~t la ba~c du ~econd, ce qui non seuleme~t peut obliger ~ ~galeme~t ;
proo~der ~ une filtratio~ mai~ ~ui de plus oblige ~ a~oir recours au réchauffage du produit, ce qul ~'~st pas ~an~ r~percuæ~ions sur se~ qualités. ; -~.
3o ~e proc~d~ de l'i~Yention a pour but plus pr~cisément d'obtenir un produit de formule gé~érale Al (OH)a Clb Yc/Z ~, Md/Z dan~ laquelle Y repr~sente au moin~ un anion de valence Z
L'in~ention co~cerne la fabrication d'hydroxychlorures d'aluminium sou3 forme de solution~ stable3, plu~ particulière~
ment deatin~3 aux traitement~ de~ ~au~ et efflue.nt~ aqueux.
Le~ hydroxychlorures d'alumi~ium sont de~ chlorures d'aluminium plu9 OU moin3 bas1que~ ancie~nement co.n~u~ pour le~quels on~ ~t~ propo~és ~n grand ~ombre de procédés de prépa-ration; on peut adopter pou~ ces hydroxychlorure~ de~ ~ormules ~ ~`
globales telle~ que ~1 (OH)X Cl3 x dans lesquelles X est inf~-rieur ~ 3 et exprime le degré de ba~icité de ce~ composés; il 0st apparu toutefois, Qurtout lors de leur mise e~ oeu~re da~3 ~ -diver e9 applications, que le comportement de diver~ hydroxychlo-~ure~ de formules gén~rale~ très voi~i~es pouvait 8tre tres vari~
. ableiet ~emblait en relation avec les procéd~s de préparation, ; oe qui lais~e supposer qu'il peut exister en solution diver~
io~ polycoDdensés de 3tructures complexes et qui peuvent di~férer 3elon ce~ procédés de préparatlon. ~ :
Parmi les diverses appli~a~io~s de ces hydroxychlorure~ -~
d'alumlnium o~ peut citer la fabrication de~ cosmétiques, celle de supports de catalyseur~ en alumine et le traiteme.nt des eaux et efflue~ts aqueux; e~ ce ~ui co~cerne cette derniare applica-tion, le~ hydroxychloruxes d'alumi.nium te~de~t ~ ~e æubstituer - , à d'autre~ produit tels que les ~els de fer et le sulfate d'alumi~ium par suite de leur plus gra~de capacité de coagula~
tio~ et de ~loculatio~ de~ impuretés pr~seDte~, la~uelle peut 8tre d'ailleurs augment~e par l'ef~et de synergie r~ultant de l'a~out d'anions S04, phénomane qui e~t connu d'ailleurs depuis assez lo~gtemps.
Aloræ que la stabilité du sulfate d'alumi~ium ancie~-nement employé est tr~ graDde, il ~'e~ e~t pas de m8me de celle 3 des ~olutio.ll~ d'hydroxychlorure~ d'alumi~ium qui di~i~ue lorsque `
la concentratio~ et la basicité augme~e~t et diminue égaleme.nt lors~ue sont pr~sents des anlons polyvale~ts tel~ que S0~; la 107~2 proportion d'anion SO4 conv~nable pour ce~ applioation3 de traitement des eaux et effluents est de llordre au plu~ de 0,3 mole par atome d'aluminium et, dan~ ces co~dition~, la concentra- ;
tion de ces solut~ons d'hydroxyohlorure~ ~e peut dépa~ser 15 %
en poid~ d'alumine A12O3.
En ce qui co~oerne plu~ particulièreme.nt le~ hydroxy~
chlorure~ d'aluminium o~ ~ont présentæ des anions polyvalent~
tels que SO4, plusieurs proc~dés de pr~paration ayant pour but d'obt0n$r des produits efficaces et stableæ o.nt ét~ propos~æ;
un tel proc~d~ con.nu consi~te par exemple ~ ajouter, aux ~i.n~ de -: ;
neutralisation partielle, du carbonate de chaux au r~ultat de l'attaque de produits Dat~rels apportant l'alumi~ium par des mélanges des acidss chlorhydrique et sulfurique, un vieillisss- -ment pouvant 8tre effectué sur les solutions obtenueæ apr~s ;~
~limination du préoipité formé de ~ulfate de calcium entra~nant .
l'excas d~anion~ SO4; un ~utre proc~d~ connu co~iste ~ faire ` ~ .
réagir dans le~ proportions voulue~ ~ des tsmp~rature~ voisines de la te~p~rature ~ormale u~ aluminate alcalin ~ur du æul~ate de .:
sodium et du chlorure d'alumi~ium de faço~ ~ obtenir un gel, pui~
~ chauffer modérément l'ensemble de façon à liqu~ier ce gel, ; ce qui do~e alor~ la æolution recherchbe de~ hydroxychlorure~
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~a pr~æente in~entio.h ~vite l'i~co.nv~ie~t r~sultant de la filtration indispensable prévue par le premier de ces pro- ~:
c~d~ et l'i~co~v~nie.nt r~sultant du pa~age par un gel qui e~t la ba~c du ~econd, ce qui non seuleme~t peut obliger ~ ~galeme~t ;
proo~der ~ une filtratio~ mai~ ~ui de plus oblige ~ a~oir recours au réchauffage du produit, ce qul ~'~st pas ~an~ r~percuæ~ions sur se~ qualités. ; -~.
3o ~e proc~d~ de l'i~Yention a pour but plus pr~cisément d'obtenir un produit de formule gé~érale Al (OH)a Clb Yc/Z ~, Md/Z dan~ laquelle Y repr~sente au moin~ un anion de valence Z
- 2 - , 7(3 S9Z
pouvant 8tre polyvalent, M au moins un catio~ de valence Z2 pri3 dans le groupe con~titué par l'ammonium et ceux de~ métaux :.
alcalinæ et alcalino-terreux et dan~ laquelle 1,2 <a <1,7 O<c ~0,8 et 0,2 <d <1,7 , a, b, c, et d repr~sentant des ~ombres ~ .
d1équivale~s chimiques; b e~t d~terminé par différence, la somme a + b ~ c ~tant ~gale ~ ~ + d.
Ce proc~d~ consi~te a faire r~agir aux f~D~ de ~eutralisatlo.n partielle des ~ompos~ solubles ~ réaction ba~ique de~ cation~ M ~ une temp~rature inférieure ~ 50C mais pr~éren-tielleme~t ~ u~e temp~rature tras l~garement ~up~rieure au poiDt de co~g~latio~ du ~ilieu r~a¢tionnelg sur une solutio~ initiale ~table de chloxure d'alumi.n~um et/ou d'hydroxychlorures d'alumu~
nium de formul~ ~éDerale Al (OH)~ Clb, YCr/~l Md,/z2 dan9 laq~elle a'~ 1,1 c'~ 0,6 et d'< d ; b' étant d~terminé par différe.nce, la somme a' ~ b' ~ c' ~tant ~gale a 3 + d'. -Il a ~té trouv~ en ef~et que lorsqu'o~ proo~de ~ la neutrali~ati on ~ basse temp~xature de telles solution~ i~itiale~
do.nt la ba~icité, expriméa par a', est au plus égale ~ 1,1, OD ,~
~ obtie~t de3 solutio~ d'hydroxychlorure~ d'alumi~ium dana le~
; 20 quelle~ ~o~t prése~ta des io.~s polycoDden~s qui semble~t ~tre ~ :
de ~ature particuli~re, laquelle ~ature ne d~pe.nd pa3 du : procédé utili~ pour obte~ir ~e~ solutio.ns i~itiales; notamme.~t . ;~-de telle~ solutions i~ltiales peu~ent 8tre obtenues i~difféxem~
ment à partir de tel ou tel produit de d~part et dans toute~
co~ditio~ de température; cepe.nda~t un chau~fage ultérieur de ~olutio~s d'hydroxychlorures d'alumi~i~m obte.nues selon le .` ~.
pr~sent procédé modifie, de façon d'ailleurs irr~versible, la ~a~ure partioullare de ce~ ions polyco~de~s~s; cette nature particuliere est rév~lée par les différences co~statées dans les résultats du traiteme~t des eaux, ce~ hydroxychlorures d'aluminium obtenu~ ~ basse temp~rature do~ant de gros ~locs fa~orables ~ une bo.n~e d~cantation et ~ une bon~e filtration.
pouvant 8tre polyvalent, M au moins un catio~ de valence Z2 pri3 dans le groupe con~titué par l'ammonium et ceux de~ métaux :.
alcalinæ et alcalino-terreux et dan~ laquelle 1,2 <a <1,7 O<c ~0,8 et 0,2 <d <1,7 , a, b, c, et d repr~sentant des ~ombres ~ .
d1équivale~s chimiques; b e~t d~terminé par différence, la somme a + b ~ c ~tant ~gale ~ ~ + d.
Ce proc~d~ consi~te a faire r~agir aux f~D~ de ~eutralisatlo.n partielle des ~ompos~ solubles ~ réaction ba~ique de~ cation~ M ~ une temp~rature inférieure ~ 50C mais pr~éren-tielleme~t ~ u~e temp~rature tras l~garement ~up~rieure au poiDt de co~g~latio~ du ~ilieu r~a¢tionnelg sur une solutio~ initiale ~table de chloxure d'alumi.n~um et/ou d'hydroxychlorures d'alumu~
nium de formul~ ~éDerale Al (OH)~ Clb, YCr/~l Md,/z2 dan9 laq~elle a'~ 1,1 c'~ 0,6 et d'< d ; b' étant d~terminé par différe.nce, la somme a' ~ b' ~ c' ~tant ~gale a 3 + d'. -Il a ~té trouv~ en ef~et que lorsqu'o~ proo~de ~ la neutrali~ati on ~ basse temp~xature de telles solution~ i~itiale~
do.nt la ba~icité, expriméa par a', est au plus égale ~ 1,1, OD ,~
~ obtie~t de3 solutio~ d'hydroxychlorure~ d'alumi~ium dana le~
; 20 quelle~ ~o~t prése~ta des io.~s polycoDden~s qui semble~t ~tre ~ :
de ~ature particuli~re, laquelle ~ature ne d~pe.nd pa3 du : procédé utili~ pour obte~ir ~e~ solutio.ns i~itiales; notamme.~t . ;~-de telle~ solutions i~ltiales peu~ent 8tre obtenues i~difféxem~
ment à partir de tel ou tel produit de d~part et dans toute~
co~ditio~ de température; cepe.nda~t un chau~fage ultérieur de ~olutio~s d'hydroxychlorures d'alumi~i~m obte.nues selon le .` ~.
pr~sent procédé modifie, de façon d'ailleurs irr~versible, la ~a~ure partioullare de ce~ ions polyco~de~s~s; cette nature particuliere est rév~lée par les différences co~statées dans les résultats du traiteme~t des eaux, ce~ hydroxychlorures d'aluminium obtenu~ ~ basse temp~rature do~ant de gros ~locs fa~orables ~ une bo.n~e d~cantation et ~ une bon~e filtration.
- 3 -, ., . . . - .
~ ,, " . - .. ~ :
i`10~7a~92 Il est évldent toutefoispour l'économie du procéde et afin d'obtenir des produits contenant une faible proportion des cations M qu'il est particuliè~ément avantageux de neutrali-ser partiellement des solutions initiales déjà suffisamment basiques; en particulier des solu~ions initiales convenables peuvent être obtenues suivant la demande canadienne n~ 211.359 -du ].5 Octobre 1976 au nom de la demanderesse.
Par ai.lleurs, les solutions initiales ainsi que le montre leur formule peuvent ou non contenir le cation M, lequel 10 peut provenir des produits de départ ou dlune neutralisation ~ -partielle au moyen de composés basiques de M, et peuvent ou non ::
contenir l'anion Y en une proportian ne dépassant pas toutefois la valeur de 0,6 pour c'; au cas où la valéur de c' est <0,6 il ~; est possible d'ajouter par la ~uite une quantité complémentaire . d'anion Y pour atteindre par exemple cette valeur.`.
Les cations M préférés dans les formules précédentes sont l'ammonium et ceux des métaux alcalins, leurs composés les .
plus indiqués étant les bases correspondantes ainsi que les -~
carb~nates, bicarbonates et sulfuies; en partique opératoire 20 la neutralisation partielle s'effectue avantageusement par les ~ carbonates et particulièrement bien par les bicarbonates des .~ métaux alcalins car ces derniers permettent d'obtenir un abais~
: sementsensible de la temperature de réaction, lequel est favo- .` ;
:.~ rable au maintien de la nature des ions polycondensés les plus actifs; toutefois l'utilisation de composés des métaux alcalino- ............ :~:
terreux est également possible mais il existe des risque d'appa-ritionde précipitésque précisément le présent procédé cherche à éviter. .: .
L'anion Y peut etre inorganique et est alors princi- ~.
30 palement l'anions SO4, lequel peut etre apporté par divers ! . "''' ~"'.
composés; toutefois il peut être également l'anion de certains ~ :
acides organiques.
' '"' ~
~ 4~
- ~7S)59Z
On dorllle ci-après divers exemples de préparation .-d'hydroxychlorures d'aluminium rentrant ou non dans le cadre de ~.
l'i.nvention, les résultats obtenus dans le traitement des eaux avec ces hydroxychlorures d'aluminium ainsi ~u'une série d'essais montrant l'évolution de la nature des ions polycondensés en ~onctioll de la températu~e de chauffage de solutions et de leur composition plus ou moins basique.
EXI~MPL~ 1 . ~
Cet exemple de préparation concerne un produit conforme à l'inventionO On di.ssout à une température voisine de l'ébul~
lition et sous agitation 240 ky de chlorure d'aluminium ~1 C13 6~l2O dans 600 litres d'eau on laisse reroidir la solution puis, lorsque sa température est au voisinage de la température normale, on ajoute progressivemellt en une heure 126 kg de bicar-bonate de sodium NaHCO3 ; le dégagement de gaz carbonique une fois terminé, on ajoute 32 kg de sulEate de sod1um Na2SO4 10 H2O;~
. on obt.ient ainsi 930 kg d'une solution d'uri hydroxychlorure : ~
d'aIumi.nium de Eormule brute Al (o~ 48 C13,o S40,10 Nal,68 ~:
contenant en poids ~5,5~ d'alumine A12O3. ;~
20 ~ EXEMPLE 2 Le produit obtenu dans:cet exemple ne correspond pas ::
à I'invention~; sa formule générale est la même que celle du :: : ~ -:produit de l'exemple 1 et sa préparation est effectuée avec les mêmes produits dans les mêmes proportions; cette préparation diEfère de celle de l'exemple 1 en ce que la solution~in:itiale ::
de~chlorure d'aluminium est maintenue au voisinage de 100C
pendant la durée de l'introduction du bicarbonate:de sodium, :
le refrodissement n'ayant lieu qu'après le dégagement du gaz carbonique.
~ ' :
:
. . .
~07059Z
EXEMP~E 3 ~e produit de cet exemple e~-t cor~orme ~ l'invention.
On introduit progressivement 145 kg d'une alumlne partielleme~t hydrat~e à 95 ~0 d'alumine A1203 obtenue par chau~fage rapide dans un courant de gaz ohaud de 1'alumine trihydratée obtenue par le procédé Bayer, dan~ un réacteur agit~ oo~tenant 350 kg d'acide chlorhydrique ~ 35 %, 37 kg d'acide sulfurique ~ 96 %
et 450 1 d'eau, la temp~rature étant maintenue ~ 107C pendaDt ; 3 heures. Apras d~ca~tatio~ on obtient 914 kg d'une solu$io~contenant 11,2 % en poids d'alumine ~1203 d'u~ hydroxychlorure complexe de formule br~te Al (OX,O q7 Cll 67 S4 ~ ~
cette 901utio~, apras refroidissement complet ~ la température normale, on a~oute progressivemeDt 75 kg de bicar-bo~ate de ~odium H Na C03 ; apra~ élimination oomplate du gaz carbo.nique; o.n obtient 950 kg d'un ~ydroxychlorure basique d'al~minium de formule brute Al (OH)1,42 Cll,67 40,18 0'45- -. EXEMPIæ~
~e produit de cet exemple est ~galement conforme ~ :
l ~ inYentio~
Dans une premiare op~ration on introduit progressivement ~ous agitation dan~ un réacteur co~te~ant 800 litres d'acide i -;
chlorhydrique ~ 35 ~0, 845 kg du trihydrate d'alumine obte.nu par le proc~dé Bayer; apr~ rale~tissement de la réaction o.~ ehauffe à reflux pendant 6 heure~; on lals~e e~suite refroidir et décanter pendant 5 heures pui~ on ~iphon~e le l~uide clair surnageant. ~a ~eoonde opération et le~ op~ratio~ suivantes co.n~iRtent a a~outer au culot d'alumi.~e non attaqué de cha~ue .
; op~ration, 4~0 kg de ce m~me trihydrate d'alumine et 800 1 d'acide chlorhydrique pui~, de la même manière que dans la :~
première op~ration, à co.nduire la réaction et ~ récupérer le ` .:~
liquide clair ~ur~ageant. On r~ali~e ai.~i une fabrication ~emi-continue d'une ~olution contenant 245 ~/1 d'alumine A1203 , . .. . . ..
~7~5~;~
d'un hydroxychlorure d'aluminium dont la formule b~ute est Al (OH)l,o5 C11,95 On introduit e.n~uite 1 m3 de cette solution dans une cuv~ agit~e et on ajoute lentement 0,7 m3 d'u~e ~olution de carbonate de sodium Na2C03 ~ 170 g/l~ la vitesse d'introduction de cette solution de carbo~ate de sodium est r~glée par le d~part de C02 et est e~fectu~e e.n une heure environ. On aJoute en~in, 230 kg de s~l~ate de sodium Na2S04 lOH20 conca~
gros~ierement et on agite pendant 3 heures.
On obtient ai.n~i 2250 kg d'une solution ~ 10,9 d'alumine A1203 dl~ hydroxychlorure complexe dont la formule brute est ~1 (OH~lJ18 Cll,95 40,15 0.73 ~XEMPLE 5 On i.ntroduit dans un réacteur agité 1 m3 de la 901ut~o~
~au basique d'un hydroxychlorure de formule Al (~)1 o5 Cl obte.nue par l'opératio~ semi-continue décrite au d~but de .
l'exemple 4~ 0~ aJoute ensuite lentement 0,5 m3 d'une ~olution aqueuse d'ammonia¢ ~ 20 % en poid~ de NH40H. O.n agit~ le m~la~ge pe~dant une heure pui~ on ajoute 230 kg de sulfate de sodium ~20 Na2S04 lOH20 e.n mai.ntenant l~agitatio.~.
0~ r~cup~re ai~i 2080 kg d'une so1utio.n ~ 11,8 %
d'alumine A1203 d'un hydroxychlorure:complexe d'aluminium doDt la formule brute est Al (OH)1~62 C1l995 S040 15 ~H40 57 ~aO 30 . C~ produit est conf~rme ~ nventio~
. EXEMPIE 6 On i~troduit dans un r~acteur agit~ 1 m3 de la m~me .:
~olutio~ pau ba~ique que ¢elle utilisés dans l'exemple pr~e- .
dent. On ~joute ensu~te le~teme~t 0,6 m3 d~une 801utio~ aqueuge : de ~ul~ure de sodium ~a2S, 9 H20, Apras dégagement de l'hydro~
gane ~ulfurée, on ajoute:l50 kg de sul~ata de sodium Na2S04 ~:
10 ~2 et o~ agite pendant 3 heures. On élimi~e quelques impuret~s et o~ r~eupère ain~i 2270 kg d'une ~olutio.n ~ 10,8 %
.
", ~: , , , 1~7~5~
d'alumi~e A120~ d'u~ h~droxyehlorure d'aluminium de formule )1,42 Cll,9~ S040 10 NaO,57 Ce produit est égaleme~t conforme ~ l'inve~tio~
EXENP~E 7 Cet exemple est destiD~ ~ préciser l'ef~et de la temp~rature; il concerne une s~rls de préparatio~ analogue~
celles des exemples 1 et 2, effectuées à des temp~rature~ -di~férente~ : 5C, 40C, 70C et 105C7 et au moyen de~ m~mes .
produits de départ~ les divers produits obtenus ont se~sibls-me~t la m8me formule brute g~nérale Al (OH)l 48 C13 0 so4 Nal 68 que celle de~ produit~ des exemple~ 1 et 2 ces diverses pr~paratio.ns ~ont effectuées par réactio~ e~
solutio.n du bicarbo.~ate de sodium sur le chlorure d'aluminium ~ :
Al C13 aux diver~es temp~ratures i.~di.qu~es préc~demme~t maintenues .
u~e heure et da~s les proportio~s de 1J5 mole de bicarbonate de `~
sodium pour 1 mole de chlorure d'alumi~ium; o~ ajoute e~sui~e ~-~ chacune de ces préparatio.~ 0,1 mole de sul~ate da sodium pour obte~ir le~ produits de la composition préc~demmert i~di~u~e.
A~in de mo~trer le3 dif~0rences obtenues dans l'~pura-tio~ de~ eaux au moyen des pr~duit~ prépar~ suivant le~ diver~
exemples on proc~de ~ des essai~ de coagulation suivant la m~tho~
de clas~ique appelée l'Jar ~estn; cette m~thode co~siste ~ traiter ' une eau charg~e syDthéti~ue obte~ue en ajo~tant, à raiso.n de 100 mg/l, de la poudre de kaoli~ ~ une eau de 30 ~H (titre hydrotimétrique françai~ correspondant pour 1 TH ~ 10 mg ,~
(Ca ~ Mg) exprim~ e~ ~aC03/1) au moye~ d'une do~e de chaque produit correspo.ndant ~ 5 mg de A1207/1 d'eau ; le m~lange e~t agit~ pe~dant une mi.nute au moyen d'un agitateur tournant ~ :
~ 120 t/mn, pUi8 la vitesse de l'agitateur est abais~e 40 t/mn et mainte.~ue à cette valeur pendant 20 mi.nute~ ; o~ :
~ote le temp~ de d~but d'apparition du floc apr~ le passage de la vites~e de l'agitateur ~ 40 t/mn ; lea dime.nsions de ce .: , : '.
,. . ., "
~7~59~ :
floc 90nt ~valu~es 3uivant une cotation de 0 ~ lO ain~i d~fi.nie: : -0 - paR de floc ~.
2 - ~loc ~ peine ~isible
~ ,, " . - .. ~ :
i`10~7a~92 Il est évldent toutefoispour l'économie du procéde et afin d'obtenir des produits contenant une faible proportion des cations M qu'il est particuliè~ément avantageux de neutrali-ser partiellement des solutions initiales déjà suffisamment basiques; en particulier des solu~ions initiales convenables peuvent être obtenues suivant la demande canadienne n~ 211.359 -du ].5 Octobre 1976 au nom de la demanderesse.
Par ai.lleurs, les solutions initiales ainsi que le montre leur formule peuvent ou non contenir le cation M, lequel 10 peut provenir des produits de départ ou dlune neutralisation ~ -partielle au moyen de composés basiques de M, et peuvent ou non ::
contenir l'anion Y en une proportian ne dépassant pas toutefois la valeur de 0,6 pour c'; au cas où la valéur de c' est <0,6 il ~; est possible d'ajouter par la ~uite une quantité complémentaire . d'anion Y pour atteindre par exemple cette valeur.`.
Les cations M préférés dans les formules précédentes sont l'ammonium et ceux des métaux alcalins, leurs composés les .
plus indiqués étant les bases correspondantes ainsi que les -~
carb~nates, bicarbonates et sulfuies; en partique opératoire 20 la neutralisation partielle s'effectue avantageusement par les ~ carbonates et particulièrement bien par les bicarbonates des .~ métaux alcalins car ces derniers permettent d'obtenir un abais~
: sementsensible de la temperature de réaction, lequel est favo- .` ;
:.~ rable au maintien de la nature des ions polycondensés les plus actifs; toutefois l'utilisation de composés des métaux alcalino- ............ :~:
terreux est également possible mais il existe des risque d'appa-ritionde précipitésque précisément le présent procédé cherche à éviter. .: .
L'anion Y peut etre inorganique et est alors princi- ~.
30 palement l'anions SO4, lequel peut etre apporté par divers ! . "''' ~"'.
composés; toutefois il peut être également l'anion de certains ~ :
acides organiques.
' '"' ~
~ 4~
- ~7S)59Z
On dorllle ci-après divers exemples de préparation .-d'hydroxychlorures d'aluminium rentrant ou non dans le cadre de ~.
l'i.nvention, les résultats obtenus dans le traitement des eaux avec ces hydroxychlorures d'aluminium ainsi ~u'une série d'essais montrant l'évolution de la nature des ions polycondensés en ~onctioll de la températu~e de chauffage de solutions et de leur composition plus ou moins basique.
EXI~MPL~ 1 . ~
Cet exemple de préparation concerne un produit conforme à l'inventionO On di.ssout à une température voisine de l'ébul~
lition et sous agitation 240 ky de chlorure d'aluminium ~1 C13 6~l2O dans 600 litres d'eau on laisse reroidir la solution puis, lorsque sa température est au voisinage de la température normale, on ajoute progressivemellt en une heure 126 kg de bicar-bonate de sodium NaHCO3 ; le dégagement de gaz carbonique une fois terminé, on ajoute 32 kg de sulEate de sod1um Na2SO4 10 H2O;~
. on obt.ient ainsi 930 kg d'une solution d'uri hydroxychlorure : ~
d'aIumi.nium de Eormule brute Al (o~ 48 C13,o S40,10 Nal,68 ~:
contenant en poids ~5,5~ d'alumine A12O3. ;~
20 ~ EXEMPLE 2 Le produit obtenu dans:cet exemple ne correspond pas ::
à I'invention~; sa formule générale est la même que celle du :: : ~ -:produit de l'exemple 1 et sa préparation est effectuée avec les mêmes produits dans les mêmes proportions; cette préparation diEfère de celle de l'exemple 1 en ce que la solution~in:itiale ::
de~chlorure d'aluminium est maintenue au voisinage de 100C
pendant la durée de l'introduction du bicarbonate:de sodium, :
le refrodissement n'ayant lieu qu'après le dégagement du gaz carbonique.
~ ' :
:
. . .
~07059Z
EXEMP~E 3 ~e produit de cet exemple e~-t cor~orme ~ l'invention.
On introduit progressivement 145 kg d'une alumlne partielleme~t hydrat~e à 95 ~0 d'alumine A1203 obtenue par chau~fage rapide dans un courant de gaz ohaud de 1'alumine trihydratée obtenue par le procédé Bayer, dan~ un réacteur agit~ oo~tenant 350 kg d'acide chlorhydrique ~ 35 %, 37 kg d'acide sulfurique ~ 96 %
et 450 1 d'eau, la temp~rature étant maintenue ~ 107C pendaDt ; 3 heures. Apras d~ca~tatio~ on obtient 914 kg d'une solu$io~contenant 11,2 % en poids d'alumine ~1203 d'u~ hydroxychlorure complexe de formule br~te Al (OX,O q7 Cll 67 S4 ~ ~
cette 901utio~, apras refroidissement complet ~ la température normale, on a~oute progressivemeDt 75 kg de bicar-bo~ate de ~odium H Na C03 ; apra~ élimination oomplate du gaz carbo.nique; o.n obtient 950 kg d'un ~ydroxychlorure basique d'al~minium de formule brute Al (OH)1,42 Cll,67 40,18 0'45- -. EXEMPIæ~
~e produit de cet exemple est ~galement conforme ~ :
l ~ inYentio~
Dans une premiare op~ration on introduit progressivement ~ous agitation dan~ un réacteur co~te~ant 800 litres d'acide i -;
chlorhydrique ~ 35 ~0, 845 kg du trihydrate d'alumine obte.nu par le proc~dé Bayer; apr~ rale~tissement de la réaction o.~ ehauffe à reflux pendant 6 heure~; on lals~e e~suite refroidir et décanter pendant 5 heures pui~ on ~iphon~e le l~uide clair surnageant. ~a ~eoonde opération et le~ op~ratio~ suivantes co.n~iRtent a a~outer au culot d'alumi.~e non attaqué de cha~ue .
; op~ration, 4~0 kg de ce m~me trihydrate d'alumine et 800 1 d'acide chlorhydrique pui~, de la même manière que dans la :~
première op~ration, à co.nduire la réaction et ~ récupérer le ` .:~
liquide clair ~ur~ageant. On r~ali~e ai.~i une fabrication ~emi-continue d'une ~olution contenant 245 ~/1 d'alumine A1203 , . .. . . ..
~7~5~;~
d'un hydroxychlorure d'aluminium dont la formule b~ute est Al (OH)l,o5 C11,95 On introduit e.n~uite 1 m3 de cette solution dans une cuv~ agit~e et on ajoute lentement 0,7 m3 d'u~e ~olution de carbonate de sodium Na2C03 ~ 170 g/l~ la vitesse d'introduction de cette solution de carbo~ate de sodium est r~glée par le d~part de C02 et est e~fectu~e e.n une heure environ. On aJoute en~in, 230 kg de s~l~ate de sodium Na2S04 lOH20 conca~
gros~ierement et on agite pendant 3 heures.
On obtient ai.n~i 2250 kg d'une solution ~ 10,9 d'alumine A1203 dl~ hydroxychlorure complexe dont la formule brute est ~1 (OH~lJ18 Cll,95 40,15 0.73 ~XEMPLE 5 On i.ntroduit dans un réacteur agité 1 m3 de la 901ut~o~
~au basique d'un hydroxychlorure de formule Al (~)1 o5 Cl obte.nue par l'opératio~ semi-continue décrite au d~but de .
l'exemple 4~ 0~ aJoute ensuite lentement 0,5 m3 d'une ~olution aqueuse d'ammonia¢ ~ 20 % en poid~ de NH40H. O.n agit~ le m~la~ge pe~dant une heure pui~ on ajoute 230 kg de sulfate de sodium ~20 Na2S04 lOH20 e.n mai.ntenant l~agitatio.~.
0~ r~cup~re ai~i 2080 kg d'une so1utio.n ~ 11,8 %
d'alumine A1203 d'un hydroxychlorure:complexe d'aluminium doDt la formule brute est Al (OH)1~62 C1l995 S040 15 ~H40 57 ~aO 30 . C~ produit est conf~rme ~ nventio~
. EXEMPIE 6 On i~troduit dans un r~acteur agit~ 1 m3 de la m~me .:
~olutio~ pau ba~ique que ¢elle utilisés dans l'exemple pr~e- .
dent. On ~joute ensu~te le~teme~t 0,6 m3 d~une 801utio~ aqueuge : de ~ul~ure de sodium ~a2S, 9 H20, Apras dégagement de l'hydro~
gane ~ulfurée, on ajoute:l50 kg de sul~ata de sodium Na2S04 ~:
10 ~2 et o~ agite pendant 3 heures. On élimi~e quelques impuret~s et o~ r~eupère ain~i 2270 kg d'une ~olutio.n ~ 10,8 %
.
", ~: , , , 1~7~5~
d'alumi~e A120~ d'u~ h~droxyehlorure d'aluminium de formule )1,42 Cll,9~ S040 10 NaO,57 Ce produit est égaleme~t conforme ~ l'inve~tio~
EXENP~E 7 Cet exemple est destiD~ ~ préciser l'ef~et de la temp~rature; il concerne une s~rls de préparatio~ analogue~
celles des exemples 1 et 2, effectuées à des temp~rature~ -di~férente~ : 5C, 40C, 70C et 105C7 et au moyen de~ m~mes .
produits de départ~ les divers produits obtenus ont se~sibls-me~t la m8me formule brute g~nérale Al (OH)l 48 C13 0 so4 Nal 68 que celle de~ produit~ des exemple~ 1 et 2 ces diverses pr~paratio.ns ~ont effectuées par réactio~ e~
solutio.n du bicarbo.~ate de sodium sur le chlorure d'aluminium ~ :
Al C13 aux diver~es temp~ratures i.~di.qu~es préc~demme~t maintenues .
u~e heure et da~s les proportio~s de 1J5 mole de bicarbonate de `~
sodium pour 1 mole de chlorure d'alumi~ium; o~ ajoute e~sui~e ~-~ chacune de ces préparatio.~ 0,1 mole de sul~ate da sodium pour obte~ir le~ produits de la composition préc~demmert i~di~u~e.
A~in de mo~trer le3 dif~0rences obtenues dans l'~pura-tio~ de~ eaux au moyen des pr~duit~ prépar~ suivant le~ diver~
exemples on proc~de ~ des essai~ de coagulation suivant la m~tho~
de clas~ique appelée l'Jar ~estn; cette m~thode co~siste ~ traiter ' une eau charg~e syDthéti~ue obte~ue en ajo~tant, à raiso.n de 100 mg/l, de la poudre de kaoli~ ~ une eau de 30 ~H (titre hydrotimétrique françai~ correspondant pour 1 TH ~ 10 mg ,~
(Ca ~ Mg) exprim~ e~ ~aC03/1) au moye~ d'une do~e de chaque produit correspo.ndant ~ 5 mg de A1207/1 d'eau ; le m~lange e~t agit~ pe~dant une mi.nute au moyen d'un agitateur tournant ~ :
~ 120 t/mn, pUi8 la vitesse de l'agitateur est abais~e 40 t/mn et mainte.~ue à cette valeur pendant 20 mi.nute~ ; o~ :
~ote le temp~ de d~but d'apparition du floc apr~ le passage de la vites~e de l'agitateur ~ 40 t/mn ; lea dime.nsions de ce .: , : '.
,. . ., "
~7~59~ :
floc 90nt ~valu~es 3uivant une cotation de 0 ~ lO ain~i d~fi.nie: : -0 - paR de floc ~.
2 - ~loc ~ peine ~isible
4 - petit~ point~
6 ~ floc de dimen~io~ moyennes :~
8 - gros floc ~ lo - -tras gros floc : ~es dlver~ r~sultat obte~us sont réunis dans le tableau ~uivant :
_ ____ =
ro u 8 tion du floc Dimensions du floc ~
_ ( er ~econdee ) ~ . . . ~.
E~emple l 40 lO : ;
Exemple 2 300 6 :: E~emple 3 ~5 lO
~xemple 4 ~0 lO ~
Exemple 5 io 30 lO ~ :
~xemple 6 30 lO
~ E~emple 7 : : ~ : : .
:; 20 préparé a ~ 5 30 lO : ~
prépar~ ~ ~ 40: ~ 40 lU ~ :
~: prépar~ ~ + 70 180` ~ ~ .
prep~ 5- ~ 300 6 ~. ~ __ .
.~ Ce tableau permet un certa~ ~o~ bre de comparaiso~e.
ll ~a comparaison:dec r~ultat~ obte.nus aveo le ;. . .- .~ .
produit de l'exemple 2 avec ceux obte~u~ avec le~ produit~ de ~ ~
.
l'exemple 1 d'u~e part et avec lee produits de~ exemples 39 4, : . ~
~, .
6 ~ floc de dimen~io~ moyennes :~
8 - gros floc ~ lo - -tras gros floc : ~es dlver~ r~sultat obte~us sont réunis dans le tableau ~uivant :
_ ____ =
ro u 8 tion du floc Dimensions du floc ~
_ ( er ~econdee ) ~ . . . ~.
E~emple l 40 lO : ;
Exemple 2 300 6 :: E~emple 3 ~5 lO
~xemple 4 ~0 lO ~
Exemple 5 io 30 lO ~ :
~xemple 6 30 lO
~ E~emple 7 : : ~ : : .
:; 20 préparé a ~ 5 30 lO : ~
prépar~ ~ ~ 40: ~ 40 lU ~ :
~: prépar~ ~ + 70 180` ~ ~ .
prep~ 5- ~ 300 6 ~. ~ __ .
.~ Ce tableau permet un certa~ ~o~ bre de comparaiso~e.
ll ~a comparaison:dec r~ultat~ obte.nus aveo le ;. . .- .~ .
produit de l'exemple 2 avec ceux obte~u~ avec le~ produit~ de ~ ~
.
l'exemple 1 d'u~e part et avec lee produits de~ exemples 39 4, : . ~
~, .
5 et 6, mo~tre que le produit obte~u ~ chaud donne d~ mo~ns bo~s ~0 résultats (exemp1e 2) gue ceux obt~u~ ~ ~roid (exempIe 1) mais ~ue toute~oiS il ~u~fit de r~ali~er ~ froid la .neutralisatio~ :~
~ au del~ d'u~e valeur d'e~viro~ l,l pour 0~ (exemple~ 3, 4, 5 et 6).
; -_ g _ ,~
~L~7~3592 2/ ~'effet de la temp~ratur~ e~t préci~ par le~ ;~
resultat~ obtenus au moyen des diff~re.nt~ produit~ de l'~xemple 7 ; on const~te ~ue le~ temps d'apparitio~ le8 plus courte du floc et le floc de~ plus grandes dime~sions sont do.nn~ par des produit3 n'aya~-t pa~ dépas~ une temp~rature ~ituée e.ntre 40C
et 70C at qu'on peut évaluer ~ enviro~ 50C.
3~/ la comparaiso.n des résultate obtenus avec les produits de~ exemples l, 3 et 4 mo~tre que l~ produit de dkpart est indifférent et qu'il peut ~tre au3si bien du chlorure d'alumi-nium que des hydroxychlorures d~ne leequels la ~aleur de OH . :~
est i.~f~rieure ~ l,l et obtenus da di~eree~ maniares.
4/ ~a comparaie~n des r~sultats obtenus avec les produits des egemples 3, 4, 5 e~t 6 ~ontre que l'utilisation de ~r"
produits basiques diff~re~ts pour la neutralisatiQ~ ~'apporte ~
pas de ch~gements dans les résultat~ pui~que le carbo~ate de ~ - -souda, le bicarbonate de soude, l'amm.o~iaque at le eulfure de ~o~
dium sont se.nsibleme~t équivalente.
5/ Ia comparai~on das r~ultats obte:nu~ a~ec le produit de l ' exemple ~ avec ceux obte~u~ avec le produit de : 20 l'exemple 4 mo~tre ~ue le compos~ apport~nt le3 io~s 504 peut ~tre ajout~ 3..n'importe quelle pha~e de la pr~paration.
~ au del~ d'u~e valeur d'e~viro~ l,l pour 0~ (exemple~ 3, 4, 5 et 6).
; -_ g _ ,~
~L~7~3592 2/ ~'effet de la temp~ratur~ e~t préci~ par le~ ;~
resultat~ obtenus au moyen des diff~re.nt~ produit~ de l'~xemple 7 ; on const~te ~ue le~ temps d'apparitio~ le8 plus courte du floc et le floc de~ plus grandes dime~sions sont do.nn~ par des produit3 n'aya~-t pa~ dépas~ une temp~rature ~ituée e.ntre 40C
et 70C at qu'on peut évaluer ~ enviro~ 50C.
3~/ la comparaiso.n des résultate obtenus avec les produits de~ exemples l, 3 et 4 mo~tre que l~ produit de dkpart est indifférent et qu'il peut ~tre au3si bien du chlorure d'alumi-nium que des hydroxychlorures d~ne leequels la ~aleur de OH . :~
est i.~f~rieure ~ l,l et obtenus da di~eree~ maniares.
4/ ~a comparaie~n des r~sultats obtenus avec les produits des egemples 3, 4, 5 e~t 6 ~ontre que l'utilisation de ~r"
produits basiques diff~re~ts pour la neutralisatiQ~ ~'apporte ~
pas de ch~gements dans les résultat~ pui~que le carbo~ate de ~ - -souda, le bicarbonate de soude, l'amm.o~iaque at le eulfure de ~o~
dium sont se.nsibleme~t équivalente.
5/ Ia comparai~on das r~ultats obte:nu~ a~ec le produit de l ' exemple ~ avec ceux obte~u~ avec le produit de : 20 l'exemple 4 mo~tre ~ue le compos~ apport~nt le3 io~s 504 peut ~tre ajout~ 3..n'importe quelle pha~e de la pr~paration.
6 / E.nfi~, la comparaiso~ des r~sultats obtenu~
avec le produit de l'exemple 1 avec ceux du produit de l'exemple "~
3 mo~tre que la nature du composé apportant le3 ions S04 est i~différeDteO
:;
,~
' ..~ ;,.
' ~;
' - 10 ~ , . ,':. , ': , ~ . !
avec le produit de l'exemple 1 avec ceux du produit de l'exemple "~
3 mo~tre que la nature du composé apportant le3 ions S04 est i~différeDteO
:;
,~
' ..~ ;,.
' ~;
' - 10 ~ , . ,':. , ': , ~ . !
Claims (10)
1. Procédé de fabrication de solutions d'hydroxy-chlorures d'aluminium de formule générale Al (OH)a Clb Yc/Z1 Md/Z2 dans laquelle Y représente au moins un anion de valence Z1 pouvant être polyvalent, M au moins un cation de valence Z2 pris dans le groupe constitué par l'ammonium et ceux des métaux alcalins et alcalino-terreux, dans laquelle 1,2< a <1,7 0<c?0,6 et 0,2<d<1,7, a, b, c, et d représentant des nombres d'équivalents chimiques, la somme a + b + c étant égale à 3 + d, caractérisé en ce que l'on fait réagir des composés solubles à réaction basique des cations M à une température inférieure à 50°C sur une solution initiale stable constituée de chlorure d'aluminium, d'hydroxychlorures d'alu-minium ou des deux de formule générale Al (OH)a, Clb, Yc'/Z1 Md,/Z2 dans laquelle a'?1,1 c'?0,6 et d'<d la somme a' + b' + c' étant égale à 3 + d'.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue la réaction à une température très légère-ment supérieure au point de congélation du milieu réactionnel.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après la réaction des composés solubles basiques on ajoute une quantité complémentaire des anions Y afin d'arriver à une quantité totale d'équivalents de ces anions Y dans le produit, au plus égale à 0,6.
4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, carac-térisé en ce que l'anion Y est SO4.
5. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, carac-térisé en ce que M est le cation d'un métal alcalin.
6. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, carac-térisé en ce que M est le cation sodium.
7. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, carac-térisé en ce que M est le cation sodium et est apporté par le carbonate de sodium.
8. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, carac-térisé en ce que M est le cation sodium et est apporté par le bicarbonate de sodium.
9. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, carac-térisé en ce que M est le cation ammonium.
10. Procédé de traitement des eaux et effluents aqueux, caractérisé en ce que l'on introduit dans les eaux et effluents aqueux à traiter une solution d' hydroxychlorure d'alu-minium telle qu'obtenue de la revendication 1, 2 ou 3.
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Publication Number | Publication Date |
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SE455943B (sv) * | 1986-05-27 | 1988-08-22 | Boliden Ab | Flerkernigt basiskt me?723?72+-hydroxisulfatkomplex i fast form samt forfarande for dess framstellning |
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FR2734559B1 (fr) * | 1995-05-24 | 1997-08-14 | Rhone Poulenc Chimie | Nouveaux polychlorures ou polychlorosulfates d'aluminium, leur procede de preparation et leur application au traitement des milieux aqueux |
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- 1976-07-08 NL NL7607582A patent/NL7607582A/xx not_active Application Discontinuation
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- 1976-07-08 DE DE2630768A patent/DE2630768B2/de not_active Ceased
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