專利名稱：羥基聚合鋁的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種羥基聚合鋁的制備方法。
背景技術(shù)：
羥基聚合鋁的制備方法有很多，實(shí)驗(yàn)室制備方法主要有堿中和法、酸溶解法、熱分解法 以及電解法等。制備所得產(chǎn)物是各種鋁形態(tài)的混合物，其中Ah3被認(rèn)為是混凝效果最好的一
種鋁形態(tài)，Al13的含量越高，羥基聚合物的混凝效果就越好。堿中和法是一種傳統(tǒng)的合成羥 基聚合鋁的方法，是在加熱、攪拌條件下，將堿滴入鋁鹽溶液中，生成羥基聚合鋁。合成產(chǎn) 物中影響Alu含量高低的主要因素有羥鋁比(n)、氯化鋁溶液的濃度、堿的濃度、反應(yīng)溫度、 加堿速率或達(dá)到預(yù)定羥鋁比的加堿總時(shí)間。羥鋁比一般都控制在2.2 2.5之間，反應(yīng)溫度 80°C 90°C，有的合成中會(huì)預(yù)先加酸在鋁的溶液中，以防鋁的提前水解。由于Ab的形成要 在高的羥鋁比條件下合成，在滴加過(guò)程中需要堿的局部過(guò)濃，因此對(duì)于滴加速度和時(shí)間的要 求很高，操作麻煩，難以控制，而且這種對(duì)于實(shí)際應(yīng)用而言，必須先在工廠合成羥基聚合鋁 產(chǎn)品，然后將羥基聚合鋁產(chǎn)品投放于實(shí)際場(chǎng)所，無(wú)法實(shí)現(xiàn)輕基聚合鋁在應(yīng)用場(chǎng)所的在線合成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種羥基聚合鋁的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，易于控制，并可實(shí)現(xiàn)羥基聚合鋁在 應(yīng)用場(chǎng)所的在線合成。
所述羥基聚合鋁的制備方法為將六次甲基四胺溶液與鋁鹽溶液混合均勻后放置1-3天。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要，經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)條件。其中反應(yīng)物濃度優(yōu)選 的是六次甲基四胺溶液的濃度為0.01-0.5mol L—1 ，鋁鹽溶液中鋁離子的濃度為 0.01-0.5mol'L"，更優(yōu)選的是六次甲基四胺溶液的濃度為0.1-0.5mo卜i;1，鋁鹽溶液中鋁 離子的濃度為0.1-0.5mol U1。六次甲基四胺與鋁離子的摩爾比優(yōu)選為1-1.5。
可以以各種形式進(jìn)行混合，比如可以是在攪拌下，將六次甲基四胺溶液滴入鋁鹽溶液， 或?qū)X鹽溶液滴入六次甲基四胺溶液；也可以是將六次甲基四胺溶液與鋁鹽溶液直接混合后 攪拌均勻。
六次甲基四胺是一種有機(jī)弱堿，混合過(guò)程中pH值變化幅度很小，與鋁離子溶液混合均 勻后，緩慢釋放出0H—,鋁離子與羥基充分接觸并配位，形成羥基聚合鋁，因此本發(fā)明對(duì)于 混合過(guò)程沒(méi)有嚴(yán)格要求，既可以通過(guò)滴加混合，也可以將溶液直接混合，甚至可以將六次甲 基四胺和鋁鹽固體同時(shí)溶于水中，制得混合溶液，反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單，易于控制；室溫下即可反 應(yīng)，無(wú)需加熱，節(jié)約能源；由于可將原料直接混合后進(jìn)行應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)羥基聚合鋁在應(yīng)用 場(chǎng)所的在線合成，同時(shí)，由于六次甲基四胺的緩釋效應(yīng)，可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)揮羥基聚合鋁的作用。


圖1是對(duì)照實(shí)施例1所得羥基聚合鋁的"A1-NMR譜圖；圖2是實(shí)施例1中pH-V六次甲基四胺的曲線圖，其中，A: O.Olmol L—1六次甲基四胺的滴定 O.Olmol U1的A1C13溶液，B: 0.05mol L—1六次甲基四胺的滴定0.05mol L—1的A1C13溶液， C: O.lmol I/1六次甲基四胺的滴定O.lmol L"的A1C13溶液，D: 0.25mol L'1六次甲基四 胺的滴定0.25mol 'L'1的AlCl3溶液，E: 0.5mol 'L'1六次甲基四胺的滴定0.5mol 'L'1的A1C13 溶液；圖3是實(shí)施例2中pH-V六次甲細(xì)胺的曲線圖，其中，A:O.Olmol i/1 AlCl3溶液，B:0.05mo1 i/1 的AlCl3溶液，C: O.lmol'L"的AlCl3溶液，D: 0.2mol U1的A1C13溶液；圖4是實(shí)施例3中pH-VA1Cb的曲線圖，其中，A: 0.005mol 'L—1的A1CI3滴定0.005mol 'L—1 的六次甲基四胺溶液，B: O.Olmol* I/1的AlCl3滴定O.Olmol* I/1的六次甲基四胺溶液，C: 0.05mol L'1的A1C13滴定0.05mol L'1的六次甲基四胺溶液，D: 0.25mol L—1的A1C13滴定 0.25mol'L"的六次甲基四胺溶液，E: 0.5mol L'1的AKV滴定0.5mol L"的六次甲基四胺 溶液，F(xiàn):蒸餾水滴定0.005mol L'1的六次甲基四胺溶液；圖5是實(shí)施例4所得羥基聚合鋁的27A1-NMR譜圖。
具體實(shí)施方式
對(duì)照實(shí)施例1將25 mL 0.25 mol七"的AlCb溶液置于250 mL雙層玻璃杯中，用恒溫水浴加熱溶液至 80'C,磁力攪拌器攪拌，慢慢滴加67.5 mL 0.25 mol'L"的NaOH溶液(OH/Al-2.3)，滴加速度 為0.8~1.0 ml/min"。熟化24小時(shí)，得到羥基聚合鋁溶液，進(jìn)行"Al-NMR測(cè)定，圖1為^A1-NMR 譜圖，譜圖中3=63.0ppm左右為聚合Al13的共振峰，S=0.0ppm左右為八1(1120)63+的共振峰。實(shí)施例1將25mLAlCl3溶液置于250mL雙層玻璃杯中，磁力攪拌器攪拌，慢慢滴加六次甲基四 胺溶液，滴加速度為0.8-1.0 mL'min—1。滴加過(guò)程中，隨著六次甲基四胺溶液體積V絲 細(xì)胺 增加，pH的變化如圖2所示。同時(shí)改變A1C13溶液和六次甲基四胺溶液的濃度，進(jìn)行系列實(shí) 驗(yàn)。由圖2可以看出，在初始階段，加入六次甲基四胺可引起溶液pH值的升高，AlCl3和六 次甲基四胺的濃度越大pH值變化就越大；然后，pH值緩慢上升且不會(huì)出現(xiàn)大幅度的變化， 可能是加入的六次甲基四胺與A1(III)水解產(chǎn)生的HC1已經(jīng)組成pH緩沖溶液，在整個(gè)滴定過(guò) 程中沒(méi)有產(chǎn)生Al(OH)3沉淀。4實(shí)施例2
將25mLAlCl3溶液置于250mL雙層玻璃杯中，磁力攪拌器攪拌，慢慢滴加O.lmol L'1的六次甲基四胺溶液，滴加速度為0.8 1.0mLTnin"。滴加過(guò)程中，隨著六次甲基四胺溶液體積增加，pH的變化如圖3所示。改變A1C13溶液的濃度，進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)。
由圖3可以看出，固定六次甲基四胺溶液的濃度，AlCl3溶液的濃度越小，即六次甲基四胺溶液相對(duì)于AlCl3溶液濃度的比值越大，pH值變化越明顯。因此，六次甲基四胺溶液相對(duì)于AlCl3溶液濃度的比值在2:1 1:2之間比較合適。
實(shí)施例3
將25 mL六次甲基四胺溶液置于250 mL雙層玻璃杯中，磁力攪拌器攪拌，慢慢滴加A1C13溶液，滴加速度為0.8-1.0 mL'min"。滴加過(guò)程中，隨著六次甲基四胺溶液體積增加，pH的變化如圖4所示。同時(shí)改變A1C13溶液和六次甲基四胺溶液的濃度，進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)。
圖4與圖2的結(jié)果基本一致，只是方向相反。
實(shí)施例4
將AlCl3溶液和六次甲基四胺溶液直接混合均勻，所得混合溶液中，AlCl3溶液和六次甲基四胺溶液的濃度分別為0.094 moH^和0.119 moK/1。室溫下放置3天，得到羥基聚合鋁溶液l，進(jìn)行^A1-NMR測(cè)定，圖5為^A1-NMR譜圖。
將羥基聚合鋁溶液1在80'C下加熱lh后，得到羥基聚合鋁溶液2，進(jìn)行"A1-NMR測(cè)定，然后將羥基聚合鋁溶液2在90-95'C下加熱2h后，得到羥基聚合鋁溶液3，進(jìn)行"A1-NMR測(cè)定。對(duì)羥基聚合鋁溶液1-3的"A1-NMR譜圖進(jìn)行分析，得到表l。
表l峰高(cm)鋁形態(tài) 樣品單體鋁All3
羥基聚合鋁19.054.50
羥基聚合鋁23.905.80
羥基聚合鋁31.006.30
由表1可知，(1)在室溫條件下，弱堿六次甲基四胺可與A1(III)反應(yīng)，生成數(shù)量可觀的Al13,而且隨著溫度的升高，Alu的含量逐漸增大；(2) Al!3可在均相體系中形成，不需要堿的局部過(guò)濃和A1(0H乂前驅(qū)體，在Al13形成的后期單體鋁/Al13的相對(duì)變化量增加而Al13的增加量減少，說(shuō)明AlB的形成可能不僅依賴于單體鋁的水解，還可能依賴于低聚鋁的聚集，在
水解的后期可能性形成更大的聚集態(tài)，單體鋁的水解方向可能發(fā)生改變。
權(quán)利要求
1.一種羥基聚合鋁的制備方法，其特征在于將六次甲基四胺溶液與鋁鹽溶液混合均勻后放置1-3天。
2. 如權(quán)利要求1所述的羥基聚合鋁的制備方法，其特征在于六次甲基四胺溶液的濃度為 0.001-0.5mol L"，鋁鹽溶液中鋁離子的濃度為0.001-0.5mol L—1。
3. 如權(quán)利要求2所述的羥基聚合鋁的制備方法，其特征在于六次甲基四胺溶液的濃度為 0.01-0.5mol L'1,鋁鹽溶液中鋁離子的濃度為0.01-0.5mol L"。
4. 如權(quán)利要求2所述的羥基聚合鋁的制備方法，其特征在于六次甲基四胺與鋁的摩爾比為 1-1.5。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的羥基聚合鋁的制備方法，其特征在于所述混合均勻是在攪 拌下，將六次甲基四胺溶液滴入鋁鹽溶液，或?qū)X鹽溶液滴入六次甲基四胺溶液。
6. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的羥基聚合鋁的制備方法,其特征在于所述混合均勻是將六 次甲基四胺溶液與鋁鹽溶液直接混合后攪拌均勻。
7. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的羥基聚合鋁的制備方法，其特征在于所述鋁鹽溶液為 AlCl3溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種羥基聚合鋁的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，易于控制，并可實(shí)現(xiàn)羥基聚合鋁在應(yīng)用場(chǎng)所的在線合成。所述羥基聚合鋁的制備方法為將六次甲基四胺溶液與鋁鹽溶液混合均勻后放置3天。其中六次甲基四胺溶液的濃度為0.01-0.5mol·L^-1，鋁鹽溶液中鋁離子的濃度為0.01-0.5mol·L^-1。六次甲基四胺與鋁離子的摩爾比優(yōu)選為1-1.5。本發(fā)明反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單，易于控制；室溫下即可反應(yīng)，節(jié)約能源；由于可將原料直接混合后進(jìn)行應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)羥基聚合鋁在應(yīng)用場(chǎng)所的在線合成，同時(shí)，由于六次甲基四胺的緩釋效應(yīng)，可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)揮羥基聚合鋁的作用。
文檔編號(hào)C01F7/00GK101628724SQ20091018427
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者畢樹(shù)平, 章福平, 謝躍生, 欽 邵, 陸幫美, 韓韋英 申請(qǐng)人:南京大學(xué)