專利名稱：一種生產弗雷德鹽的方法
技術領域：
本發明涉及一種生產弗雷德鹽的方法，屬于弗雷德鹽生產技術領域。
背景技術：
弗雷德鹽(Friedel hits)是組成為3Ca0. Al2O3. CaCl2. IOH2O的層狀雙羥合氯化物。最早由弗雷德在1897年研究石灰與氯化鋁的反應活性時所發現。之后，水泥化學研究表明，水泥凝膠中的單硫鋁酸鹽(AFm)相中也存在這種二氯鋁酸四鈣化合物，它們呈類六角形片狀結晶形態。實驗表明，弗雷德鹽在PH 4 12范圍內穩定，它屬于一種環境友好性的離子交換型層狀結構體，是一種價格低廉的吸附劑。由于其專屬吸附作用，弗雷德鹽可脫除與固定多種重金屬離子；生成礦石晶體形態的重金屬穩定化產物。國內外近年來開始將其用于排除溶液中難以去除的％042-、 CrO42-和AsO43-等陰離子，使它們在自然界中以穩定的化合物形式存在。從而喪失生物毒性和遷移性，并有效切斷污染源的暴露途徑。目前，根據現有的文獻報道弗雷德鹽的合成方法主要是水熱法，其原料為Ca(0H)2、Al (OH)3和CaCl2. 6H20 (原料的摩爾比為3 2 :1)。現有的這種水熱法生產弗雷德鹽的方法所存在的主要缺點是生產工藝復雜、合成成本高，并且所得產物的比表面積小，不利于重金屬離子的吸附。因此，現有的生產弗雷德鹽的方法還是不夠理想。
發明內容
本發明的目的是提供一種制作工藝簡單、生產成本較低、具有微/納結構、比表面積較大的生產弗雷德鹽的方法，以克服現有技術的不足。本發明的是這樣實現的本發明的一種生產弗雷德鹽的方法為，按質量份取含有 1000質量份Al2O3的含鈣聚合氯化鋁溶液置于反應器中，并按照鋁與鈣的摩爾比為2 1 1 3的量(S卩Al2O3 Ca0=2 1 1 3)取含CaO質量濃度為0. 4% 10%的石灰稀乳液，將該石灰稀乳液加入進反應器中與含鈣聚合氯化鋁溶液攪拌混合，在加入石灰稀乳液的同時在常溫常壓下進行強攪拌，在強攪拌條件下，完全加入石灰稀乳液后，繼續攪拌1 3小時即可制得弗雷德鹽乳液。在將石灰稀乳液加進反應器中與含鈣聚合氯化鋁溶液攪拌混合時，通過強攪拌的方式或加水的方式使混合乳液的PH > 7。上述含鈣聚合氯化鋁溶液中含Al2O3的質量濃度為8% 10%。在上述所取的含鈣聚合氯化鋁溶液和石灰稀乳液中，其鋁與鈣的摩爾比為2 1 1 3;鈣與氯的摩爾比為3 1 1 2。由于采用了上述技術方案，本發明的生產工藝是在常溫常壓下進行，工藝簡單，一步工藝步驟即可完成生產，無需昂貴的水熱法設備，并且通過本發明生產得到的弗雷德鹽乳液，其物理化學性質穩定，整個工藝過程無“三廢”排放，屬于清潔生產工藝。本發明生產所得弗雷德鹽乳液適用于重金屬離子的吸附；可用于拜爾法生產流程中用于脫除鋁酸鈉溶液中的硅，以制備高質量的金屬鋁。本發明克服了現有技術中的水熱法生產弗雷德鹽生產工藝復雜、操作難度大、造價高的不足，本發明簡化了合成工藝，以價廉的含鈣聚合鋁與價廉的石灰為原料，為大規模連續生產比表面積大的弗雷德鹽乳液提供了方便，并大大降低了生產成本。所以，本發明與現有技術相比，本發明不僅具有制作工藝簡單、生產成本較低的優點，而且還具有所生產的產品的比表面積較大、使用效果較好等優點，開拓了弗雷德鹽的生產新途徑。
圖1是本發明所生產的弗雷德鹽微/納結晶掃描電鏡圖像； 圖2是現有技術生產的弗雷德鹽微/納結晶掃描電鏡圖像。
具體實施例方式下面，結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。實施例1 準確稱取含Al2O3質量為1260克的、含Al2O3濃度為10%的含鈣聚合氯化鋁溶液置于現有的反應器中，在強攪拌條件下，向反應器中加入含CaO質量為9350克、 含CaO濃度為0. 4%的石灰稀乳液與含鈣聚合氯化鋁溶液攪拌混合，以作為堿化劑和鈣的來源，并能使所用原料中的鋁與鈣的摩爾比在2 1 1 3的范圍內、鈣與氯的摩爾比在 3 1 1 2的范圍內；其石灰稀乳液的加入速度和攪拌強度以不產生凝膠團塊為宜，隨著石灰稀乳液的加入，在PH 5 6時會產生凝膠現象，強化攪拌剪切力繼續加入剩余的石灰稀乳液至PH > 7后凝膠溶解；在完全加入石灰乳液后，繼續攪拌1 2小時即可制得弗雷德鹽乳液。實施例2 準確稱取含Al2O3質量為1000克、含Al2O3的濃度為8%的含鈣聚合氯化鋁溶液置于反應器中，在強攪拌條件下，向反應器中加入含CaO質量為4000克、含CaO的濃度為0. 6%的石灰稀乳液，作為堿化劑和鈣的來源；其石灰稀乳液的加入速度和攪拌強度以不產生凝膠團塊為宜；隨著石灰稀乳液的加入，在PH 5 6時會產生凝膠現象，強化攪拌剪切力繼續加入剩余的石灰稀乳液至PH > 7后凝膠溶解；在完全加入石灰乳液后，繼續攪拌 1 2小時，即制得弗雷德鹽乳液產品。本發明生產的弗雷德鹽在結晶形態上與現有技術中的水熱法合成樣差異較大。本發明所生產的弗雷德鹽結晶細小(如圖1所示)、是六角形片晶聚集體，它們是具有微/納結構的層狀雙羥合結構體，也就是說晶胞中存在著缺陷、晶粒之間還有晶粒間界。這種晶體缺陷使得本發明生產的弗雷德鹽具有大的比表面積和高的化學反應活性。單位面積上活性位點多，吸附容量也大；而現有的水熱法生產的弗雷德鹽結晶完好，呈六角形片狀(如圖2所示)、結晶度高、比表面小、單位面積上活性位點也少，吸附活性差。因此，本發明合成的弗雷德鹽對重金屬離子的去除主要是吸附再加上結構取代作用；而水熱法合成的弗雷德鹽主要是結構取代作用，從而其使用效果不如本發明。
權利要求
1.一種生產弗雷德鹽的方法，其特征是按質量份取含有1000質量份Al2O3的含鈣聚合氯化鋁溶液置于反應器中，并按照鋁與鈣的摩爾比為2 1 1 3的量(即Al2O3 Ca0=2 1 1 3)取含CaO質量濃度為0.4% 10%的石灰稀乳液，將該石灰稀乳液加進反應器中與含鈣聚合氯化鋁溶液攪拌混合，在加入石灰稀乳液的同時在常溫常壓下進行強攪拌，在強攪拌條件下，完全加入石灰稀乳液后，繼續攪拌1 3小時即可制得弗雷德鹽乳液。
2.根據權利要求1所述的生產弗雷德鹽的方法，其特征是在將石灰稀乳液加進反應器中與含鈣聚合氯化鋁溶液攪拌混合時，通過強攪拌的方式或加水的方式使混合乳液的PH > 7。
3.根據權利要求1所述的生產弗雷德鹽的方法，其特征是含鈣聚合氯化鋁溶液中含 Al2O3的質量濃度為8% 10%。
4.根據權利要求1所述的生產弗雷德鹽的方法，其特征是在所取的含鈣聚合氯化鋁溶液和石灰稀乳液中，其鋁與鈣的摩爾比為2 1 1 3;鈣與氯的摩爾比為3 1 1 2。
全文摘要
本發明公開了一種生產弗雷德鹽的方法，按質量份取含有1000質量份Al2O3的含鈣聚合氯化鋁溶液置于反應器中，并按照鋁與鈣的摩爾比為2︰1～1︰3的量(即Al2O3︰CaO=2︰1～1︰3)取含CaO質量濃度為0.4%～10%的石灰稀乳液，將該石灰稀乳液加入進反應器中與含鈣聚合氯化鋁溶液攪拌混合，在加入石灰稀乳液的同時在常溫常壓下進行強攪拌，在強攪拌條件下，完全加入石灰稀乳液后，繼續攪拌1～3小時即可制得弗雷德鹽乳液。本發明不僅具有制作工藝簡單、生產成本較低的優點，而且還具有所生產的產品的比表面積較大、使用效果較好等優點。本發明開辟了弗雷德鹽新的合成方法。
文檔編號B01J20/30GK102294218SQ201110048719
公開日2011年12月28日 申請日期2011年3月1日 優先權日2011年3月1日
發明者周麗蕓, 章興華 申請人:章興華