Способ получения алюминий-каолинита

 

Изобретение относится к модифицированию наполнителей, пигментов и может быть использовано в лакокрасочной, целлюлозно-бумажной промышленности, а также в очистке сточных вод. Изобретение описывает способ получения алюминий-каолинита , включающий обработку каолина при 20 200°С раствором соли алюминия в присутствии комплексообразователя - сульфосалициловой кислоты или глицерина при их содержании в растворе 0.1-13,7 моль/л. Изобретение позволяет повысить белизну алюминий-каолинита на 3-9 ед., при этом степень удаления лигнина возрастает до 53-78% в широком интервале рН - от 2,3 до 11,05, в то время как белизна наполнителя, полученного известным способом , повышается на 3,6-3,8 ед, степень удаления лигнина составляет 3,6-7,1 %, коагуляция же из кислых сред в этом случае невозможна. 7 табл. сл С

СОНЭЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4807846/26 (22) 05.02.90 (46) 07.04.92. Бюл. № 13 (71) Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленноСТИ (72) А.А. Ком исса рен ко в (53) 667.622.271;553.612 (088.8) (56) Патент США ¹ 4859246, кл. С 08 J 7/12, С 09 С 3/06, С 09 J 3/06, С

04 В 33/04, 1988.

Авторское свидетельство СССР

¹ 825759, кл. D 21 Н 3/66, 1976. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЙКАОЛ И Н ИТА (57) Изобретение относится к модифицированию напопнителей, пигментов и может быть использовано в лакокрасочной, целлюлозно-бумажной промышленности, а

Изобретение относится к технике модифицирования наполнителей, пигментов, сорбентов и может быть использовано в лакокрасочной и целлюлозно-бумажной промышленности и технике очистки сточных . Вод.

Известен способ получения каолинового пигмента путем обработки раствора каолиновой глины органическим полимером.

При этом полученный продукт обладает невысокой сорбционной емкостью.

Наиболее близким к изобретению является .способ обработки каолина алюминийсодержащим веществом. При этом за счет адсорбции и контактной коагуляции ионов алюминия на поверхности каолинита происходит изменение эпектроповерхностных

„„Я „„1724661 А1 (sl)5 С 09 С 1/40, 1/42. С 04 В 33/08 также в очистке сточных вод. Изобретение описывает способ получения алюминий-каолинита, включающий обработку каолина при 20-200 С раствором соли алюминия в присутствии комплексообразователя— сульфосалициловой кислоты или глицерина при их содержании в растворе 0.1-13,7 моль/п. Изобретение позволяет повысить белизну алюминий-каолинита на 3 — 9 ед., при этом степень удаления лигнина возрастает до 53-78 Д в широком интервале рН вЂ” от 2,3 до 11,05, в то время как белизна напопнителя, полученного известным способом, повышается на 3,6 — 3,8 ед, степень удаления лигнина составляет 3,6 — 7,1 Д, коагуляция же из кислых сред в этом случае невозможна. 7 табл.

1 свойств, которое обеспечивает хорошее удержание наполнителя бумажной массой и увеличение белизны продукта, Однако в связи с коагуляцией гидроксида алюминия на поверхности каолинита изза слабых коагуляционных контактов такой продукт трудно выделить отдельной фазой и использовать в качестве сорбента или пигмента.

Цель изобретения — повышение белизны и сорбционных свойств каолинита.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения алюминий-каолинита путем обработки каолита раствором соли алюминия в присутствии комплексообразователя при повышенной температуре, последующую отмывку, сгущение и сушку

1724661 полученного продукта, в качестве комплексообразователя берут сульфосалициловую кислоту или глицерин при их содержании в растворе соли алюминия 0,1 — 13,7 моль/л, и обработку ведут при 20-200 С. 5

При взаимодействии ионов алюминия с каолинитом в указанных условиях наблюдаются процессы растворения макрорадикала каолинита с освобождением активных зон, способных абсорбировать ионы алюминия 10 на этих участках. Адсорбция ионов алюминия на алюмосиликатном скелете каолинита перезаряжает поверхность глинистого материала, что служит фактором, обеспечивающим последующую адсорбцию анионных 15 остатков, способных образовывать малорастворимые поверхностные соединения.

Последовательная адсорбция катионов и анионов, регулируемая наличием в растворе комплексообразователя, приводит к 20 насыщению твердой фазы ионами алюминия за счет различной растворимости кремнезема и оксида алюминия в растворе, т.е, образуется алюминийкаолинит с высоким содержанием ионов алюминия в кэолините. 25

Повышенное содержание ионов алюминия в каолините вызывает увеличение его белизны, а также проявление сорбционных свойств, например, в отношении кислотных стоков сульфитного производства целлюло- 30 зы. Удаление лигнинсодержащих примесей альтернативным методом коагуляции из кислых щелоков затруднительно.

Пример 1. 25 г каолинита белизной

77% (марка КН вЂ” 77) обрабатывают 1 л 0,153. 35

M раствором А!С!з, содержащим 0,25 моль/л сульфосалициновой кислоты при рН

0,66. Обработку проводят в течение 10 сут при периодическом перемешивании при

20 С. По истечении времени контакта вели- 40 о чина сорбции, определенная по разности концентраций, составляет 5,4 ммоль Al /г каолинита. После промывки и сушки белизна каолинита составляет 82%. Изменение содержания алюминия в процессе обработ- 45 ки представлено в табл. 1.

Пример 2. 0,5 г каолинита белизной

77 обрабатывают 50 мл 0,127 М раствором

Ab(S04a в растворе, содержащем 0,1 моль/л сульфосалициловой кислоты при рН, 50 изменяющимся от 0,4 до 10,8. Время взаи.модействия при 20 С составляет 1 сут. Результаты получения алюминий-каолинита приведены в табл. 2. . Пример 3. Приготавливают раствор 55

А!С!з концентрацией 0,025 M в. растворе, содержащем 0,1 моль/л глицерина, при рН, изменяющихся от 2,0 до 10;01 г каолинита, белизной 66%, обрабатывают 25 мл такого раствора в течение 4 ч при 95 С. Результаты получения алюминий-каолинита представлены в табл, 3, Пример 4. Приготавливают 0,02 M раствор А!С!з в растворе, содержащем 1 моль/л глицерина при различной щелочности раствора, регулируемой гидроксидом натрия от 0,10 до 2,0 M. 1 r каолинита белизной 90 обрабатывают 25 мл такого раствора в течение 4 ч при 150"C в автоклаве из нержавеющей стали обьемом 28 см . Результаты получения алюминий-каолинита представлены в табл. 4, Пример 5. 2 r каолинита белизной

77% обрабатывают в течение 30 мин при

200 С 100 мл 0,2 M раствором А!С!з, содержащим 13,7 моль/л глицерина. Щелочность раствора регулируют гидроксидом калия.

Результаты получения алюминий-Kàîëèнита представлены в табл. 5.

Пример 6, 100 г. каолинита белизной

84/ обрабатывают 1000 мл 0,25 М раствором А!С! >, содержащим 13,7 моль/л глицерина, при 180 С. После обработки алюминий-каолинит отделяют от раствора глицерина на центрифуге, осадок промывают водой и сушат на воздухе. Белизна алюминий-каолинита, содержащего 5,3 ммоль/г каолинита, составляет 90%.

Данные примеров 1-6 показывают, что в водных растворах комплексообразователей, каким являются сульфосалициловая кислота и глицерин,,а также в неводной, например глицериновой, среде протекает сверхэквивалентная сорбция ионов алюминия, приводящая к увеличению белизны продукта, Для сравнения сорбционных свойств алюминий-каолинита обесцвечивают сульфитный щелок образцом, содер>кащим 5,3 з ммоль Al /г каолинита в сравнении с образцом каолинита, обработанного 0,5 М раствором А!р(ЯО!)3 1 ч в нормальных условиях.

Сравнительные данные по эффективности сорбции лигниносодержащих примесей при концентрации 2240 мг/л приведены в табл, 6.

Из табл, 6 следует, что алюминий-каолинит поглощает лигнинсодержащие примеси из раствора концентрацией 2240 мг/л в широком диапазоне значений рН, при гидромодуле 200 за 1 сут. Лучшее поглощение наблюдается при сорбции из кислых сред.

Для каолинита, обработанного сульфатом алюминия, величина поглощения лигнина незначительная.

Эффективность алюминий-каолинита в процессе обесечивания сульфитного щелока сравнивают с процессом коагуляции при эквивалентном по ионам алюминия расходе

1724661

Таблица 1

37

Таблица 2

9,5/9,3

10,8/10,4

6,2/6,1

3,2/3,1

Нисх./ Нконт

0,4/0.3

СЕ, ммоль Al /г каолинита

3,6

2,2

3,9

4,5

77,5

Белизна,, 79

82

Таблица 3

1 0,0/7,4

6,0/4,8

2,0/2,0

8,0/6.9

0,2

0,71

0,7

1,3

71

72 коагулянта и алюминий-каолинита (5,3 з+ ммоль А! /г), Данные очистки воды от лигнинсодержащих примесей сульфитного производства приведены в табл, 7;

Коагуляцию проводят 0,556 м раствором А12(304)з, который вводят в мерный цилиндр на 50 см . Объем коагулянта составляет соответственно 9; 5; 10 и 15 мл, что составляет 1,7; 2,78; 5,6 и 8,3 ммоль коагулянта. После введения коагулянта наблюдают за образованием осадка и его уплотнением.

Сорбцию лигнинсодержащих примесей проводят в тех же условиях, т.е, в мерный цилиндр на 50 см вводят алюминий-каолиз нит в количестве 0,25; 0,5; 1,0; 1,5 г, что соответствует эквивалентному содержанию алюминия втвердой фазе,,взятому для коагуляции, т.е. 1,3; 2,7; 5,3; 13,3 ммоль.

Данные табл. 7 показывают, что очистка от лигносульфонатов может быть осуществлена из кислых сред, в то время как коагуляция сульфатом алюминия в этом случае невозможна. Сорбция при значении рН 4,7 менее эффективна, чем коагуляция при тех же условиях, но времени на коагуляцию требуется значительно больше, вместе с уплотнением осадка время контакта составляет

Нисх. / Н«конт

СЕ, ммоль Al /г каолинита

Белизна,, 16,5 ч. За время контакта при гидромодуле

200 и значении рНисх. 2,40 степень очистки составляет 82,17,, при этом раствор не за-грязнен сульфатом..

5 Таким образом, приведенные данные указывают на возможность использования алюминий-каолинита в качестве сорбента.

Терморегенерацией полностью восстанавливается способность к очистке окрашен10 ных сточных вод, в том числе и по отношению к микропримесям железа.

Формула изобретения

Способ получения алюминий-каолини15 та, включающий обработку каолина раствором соли алюминия в присутствии комплексообразователя при повышенной температуре, последующую отмывку, сгущение и сушку полученного продукта, о т—

20 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения белизны и сорбционных свойств алюминий-каолинита, в качестве комплексообразователя берут сульфосали.циловую кислоту или глицерин при их со25 держании в растворе соли алюминия, равном 0,1 — 13,7 моль/г,и обработку ведут при 20 — 200 С, 1724661

Таблица 4

Таблица 5

Со е жание КОН, %

2,0

1,5

1.0

0,5

6,1

5,75

5,9

5,65

5,5

83

83

Белизна, Таблицаб

Таблица 7

Редактор Н.Яцола

Заказ 1149 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

СЕ, ммоль Ai /г каолинита

Составитель А.Комиссаренков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Малец