多核铝聚硅磷氯化铝及其制造方法.pdf

一种水处理剂，特别是用于饮用水的地表水处理剂，采用多核铝-聚硅磷氯化铝。它以工业合成盐酸、氢氧化铝、铝酸钙粉、磷矿粉或五氧化二磷、氧化硅及水为原料，反应制得，液渣分离后为液态成品。由于多核铝其分子量、电荷量、密度远大于聚氯化铝，因此其混凝性能远好于普通聚氯化铝，可节省投加量30-50％。它流动性好，性能稳定，可长期存放。由于工艺简单，性价比高，可大规模工业化生产。

1.  一种作为水处理混凝剂的多核铝-聚硅磷氯化铝，分子通式为[Al₆(OH)_3nCl_13-3nPO₄SiO₃]_m，其中n＝2-4，m≤10。

2.  如权利要求1所述的多核铝-聚硅磷氯化铝的制造方法，其特征在于每吨反应物的工艺配方为：
工业合成盐酸(HCl质量百分浓度100％)    100-200KG，
氢氧化铝(Al₂O₃质量百分含量64％)       70-120KG，
铝酸钙粉(Al₂O₃质量百分含量50-52％)    130-65KG，
磷矿粉(P₂O₅质量百分含量25-27％)       50-170KG，
氧化硅(SiO₂质量百分含量100％)         5-10KG，
水                                    余量；
制造步骤为：
将工业合成盐酸加入反应容器，
在搅拌状态下按比例加入磷矿粉或按上述配方经换算的五氧化二磷，加入氢氧化铝，
蒸汽加热，反应温度控制80℃-120℃，反应时间2-5小时，反应液冷却至50℃-70℃，
按比例加入铝酸钙粉、氧化硅，
反应温度控制在80-110℃，反应时间为2-3小时，
液渣分离，包括压滤或离心，
成品液分装入库或成品液干燥后分装入库。

多核铝-聚硅磷氯化铝及其制造方法
技术领域
本发明在国际专利分类表中，属于水、废水、污水或污泥的处理小类，即C02F，特别涉及饮用水的处理剂及其制造方法。
背景技术
自古以来，水的处理方法有自然沉淀、沙滤和明矾凝絮。二十世纪六十年代有了性能良好的聚氯化铝水处理剂。我国是世界上聚氯化铝的最大生产国，产品品质和使用性能在国际上处先进地位。但是随着经济发展的同时，水污染也日趋严重，从而增加了水净化处理的难度，传统工艺生产的水处理剂-混凝剂难以满足净化的要求。特别是随着人民生活水平的提高，对饮用水的水质指标，提出了更高的要求，要求达到欧美先进标准。为此，无机高效混凝剂的研究开发显得相当迫切。申请人研究发现聚氯化铝的短基为铝离子，具有与氢氧根等羟基聚合物进行络合的空轨道。利用这一发现，采用接枝技术，将磷、硅多种多价羟基聚合物与其接枝链节，大大加长分子链，同时形成新的星型和网状结构，从而使产品分子加倍即分子量加倍。这种加倍作用为混凝效果的提升奠定了基础，我们将这种物质称为多核铝或聚硅磷氯化铝。多核铝具有高电荷、高聚合度、高活性成份，在水处理中除了混凝反应外，还具有一般无机高分子混凝剂所没有的网捕和卷扫功能，从而使其混凝效果进一步提升。经初步检索，未能检出相同或类似的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水处理剂混凝剂多核铝-聚硅磷氯化铝，它有明显超越普通聚氯化铝的混凝性能，而且制造容易，性价比高。
公开新的技术方案如下：
一种作为水处理混凝剂的多核铝-聚硅磷氯化铝，分子通式为[Al₆(OH)_3nCl_13-3nPO₄SiO₃]_m，其中n＝2-4、m≤10。
多核铝-聚硅磷氯化铝的制造方法，其特征在于每吨反应物的工艺配方为：
工业合成盐酸(HCl质量百分浓度100％)     100-200KG，
氢氧化铝(Al₂O₃质量百分含量64％)        70-120KG，
铝酸钙粉(Al₂O₃质量百分含量50-52％)     130-65KG，
磷矿粉(P₂O₅质量百分含量25-27％)        50-170KG，
氧化硅(SiO₂质量百分含量100％)          5-10KG，
水                        余量；
制造步骤为：
将工业合成盐酸加入反应容器。
在搅拌状态下按比例加入磷矿粉或按上述配方经换算的五氧化二磷。
加入氢氧化铝。
蒸汽加热，反应温度控制80-120℃，反应时间2-5小时，反应液冷却至50-70℃。
按比例加入铝酸钙粉、氧化硅。
反应温度控制在80-110℃，反应时间为2-3小时。
液渣分离，包括压滤或离心。
成品液分装入库或成品液干燥后分装入库。
按照上述方案制得的多核铝，分子通式为[Al₆(OH)_3nCl_13-3nPO₄SiO₃]_m，其中n＝2-4、m≤10。分子量≥5000，所述n＝2-4、m≤10，20℃时的密度≥1.35且流动性好，Al_b+Al_c≥80-85％。多核铝的分子量、密度远大于普通的聚氯化铝，按现行GB15892-2003标准执行，其混凝性能明显优于聚氯化铝，大大优于硫酸铝，在水处理中投加量比聚氯化铝节省30-50％，使用时不会起到水中磷元素的增加。由于生产工艺简单，性价比高，可大规模工业化生产。此外，多核铝性能稳定，可长期存放，具有较好的商品性能。
附图说明
本发明省略工艺流程方框图。
具体实施方式
一种作为水处理混凝剂的多核铝-聚硅磷氯化铝，分子通式为[Al₆(OH)_3nCl_13-3nPO₄SiO₃]_m，其中n＝2-4、m≤10。
多核铝-聚硅磷氯化铝的制造方法，其特征在于每吨反应物的工艺配方为：
工业合成盐酸(HCl质量百分浓度100％)     100-200KG，
氢氧化铝(Al₂O₃质量百分含量64％)        70-120KG，
铝酸钙粉(Al₂O₃质量百分含量50-52％)     130-65KG，
磷矿粉(P₂O₅质量百分含量25-27％)        50-170KG，
氧化硅(SiO₂质量百分含量100％)          5-10KG，
水                                     余量；
制造步骤为：
将工业合成盐酸加入反应容器。
在搅拌状态下按比例加入磷矿粉或按上述配方经换算的五氧化二磷。
加入氢氧化铝。
蒸汽加热，反应温度控制80-120℃，反应时间2-5小时，反应液冷却至50-70℃。
按比例加入铝酸钙粉、氧化硅。
反应温度控制在80-110℃，反应时间为2-3小时。
液渣分离，包括压滤或离心。
成品液分装入库或成品液干燥后分装入库。
依照工艺配方和工艺流程，描述实施例如下：
实施例1，取工业合成盐酸100KG加入反应锅，在搅拌下加入磷矿粉50KG，再加氢氧化铝130KG，蒸汽加热，反应锅温度控制在80℃-120℃范围内，反应2小时，然后自然冷却到50-70℃之间，再加入铝酸钙粉65KG，氧化硅5KG进行反应，锅内温度控制在80-110℃范围，反应时间3小时，然后液渣分离，本例采用压滤，得滤液成品990KG，并分装入库。
实施例2，取工业合成盐酸200KG，加入反应池，在搅拌下加入磷矿粉170KG，再加氢氧化铝70KG，蒸汽加热，池液温度控制在80-120℃范围内，反应5小时，然后自然冷却到50-70℃范围，再加入铝酸钙粉130KG，氧化硅10KG，池液温度控制在80-110℃范围，继续反应2小时，进行液渣分离，本例采用离心法。得成品滤液1000KG，并分装入库。
实施例3，取工业合成盐酸100KG，加入反应池，边搅拌边加磷矿粉100KG、氢氧化铝100KG，蒸汽加热，控制池液温度90-110℃，反应2.5小时，然后冷却到60℃，再加入铝酸钙粉90KG，氧化硅6KG，池液温度控制在90℃，反应3小时后，滤渣压滤，得成品滤渣990KG，分装入库。
实施例4，取工业合成盐酸150KG，加入反应池，边搅拌边加五氧化二磷30KG，按上述配方折其为磷矿粉120KG，蒸汽加热，控制池液105℃，反应用2.5小时，待冷却到65℃时，再加入铝酸钙粉120KG，氧化硅8KG，控制池温在99℃，反应2.5小时，然后液、渣压滤，得成品滤液995KG，分装入库。
各实施例的加热不限于蒸汽加热，冷却亦不限于自然冷却。
如果需要固体成品，则应增加干燥工序。固体成品的优点在于贮运方便，缺点是使用时不如液态方便，性价比不及液态产品。各物料在浓度或含量不同，应按上述配方折算，水始终为余量。