CN106395915B - 一种聚合氯化硫酸铁的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚合氯化硫酸铁的合成方法，先调整含铁废硫酸中的Fe²⁺的含量≥4.5wt％，H₂SO₄的含量≥6.0wt％；调整含铁废盐酸中的Fe²⁺的含量≥11wt％，HCl的含量≥6.0wt％；再按照质量比为1：0.25～1：1.39～1.49加入含铁废硫酸、含铁废盐酸和七水硫酸亚铁，打入循环氧化反应釜；先后加入氯酸钠溶液和亚硝酸钠溶液，通入氧气；当全铁含量为10.0～11.5wt％，Fe²⁺≤0.1wt％，盐基度为4～16％时反应结束。本发明降低了废酸对环境的污染，而且产品稳定性好，絮凝效果好，生产成本低，生产周期明显缩短，节约能耗，进一步降低了生产成本。

Description

一种聚合氯化硫酸铁的合成方法

技术领域

本发明涉及一种聚合氯化硫酸铁的合成方法。

背景技术

目前我国钛白粉产量和钢铁的产量居世界前列，但是工艺较落后，钛白粉多采用硫酸法生产，在生产过程中产生大量含铁废硫酸；在钢铁电镀行业采用盐酸进行除锈，产生大量含铁废盐酸。目前的解决方法多为用碱进行中和，产生大量废渣，并且成本很高。部分企业为节约成本而偷排，造成环境污染。

目前在我国的污水处理领域，铁系水处理药剂是最主要的药剂。聚合硫酸铁、三氯化铁等单一净水药剂均在各种纸浆废水、印染废水、市政污水等领域有着广泛的运用。目前这二种产品主要采用铁矿酸溶法和亚铁氧化法进行生产，生产成本较高，容易产生污染，制约着生产规模的扩大。

中国专利CN02128373.7《聚合氯化硫酸铁净水剂的生产新工艺》公开的方法是：用硫酸亚铁、氯气为原材料，用气液带压式内循环方式混合吸收氧化。此方法采用剧毒的危化品氯气作为氧化剂，反应不易控制，对设备的要求高，如果操作不当造成氯气泄漏容易造成中毒。

中国专利CN201510202784.0《一种酸洗废液制备聚合氯化硫酸铁的方法》公开的方法是：用钢铁酸洗废液、硫酸亚铁或铁粉及浓盐酸、浓硫酸为原材料，加入固体稳定剂磷酸盐，然后加热到60-100℃，您加入硝酸钠、碘化钾作为催化剂，氧气作为氧化剂进行反应，涉及的设备有循环反应器、气体分部器、塔式反应器等，总反应时间13-31小时。该方法操作繁琐，需要额外能耗加热，引入太多杂质离子，设备复杂，在实际生产中几乎不具备可操作性。

中国专利CN200910068445.2《一种用双氧水氧化制备聚合氯化硫酸铁的工艺》公开的方法是：以硫酸亚铁和盐酸为原料，用过氧化氢进行氧化，用氢氧化钠调节碱化度，并在老化槽中熟化10天。该方法耗时太长，成本偏高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中含铁废水处理成本高，效果不理想的缺陷，提供一种聚合氯化硫酸铁的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种聚合氯化硫酸铁的合成方法，包括以下步骤：

1)、在第一搅拌池里加入含铁废硫酸，通过投加七水硫酸亚铁和硫酸，使溶液中的Fe²⁺的含量≥4.5wt％，H₂SO₄的含量≥6.0wt％，得到复配含铁废硫酸；

2)、在第二搅拌池里加入含铁废盐酸，通过投加七水硫酸亚铁和盐酸，使溶液中的Fe²⁺的含量≥11wt％，HCl的含量≥6.0wt％，得到复配含铁废盐酸；

3)、在第三搅拌池内按照质量比为1：0.25～1：1.39～1.49加入复配含铁废硫酸、复配含铁废盐酸和七水硫酸亚铁，打入循环氧化反应釜，打开循环泵开始循环；

4)、将氯酸钠配置成质量分数为40～50wt％的氯酸钠溶液；

5)、向循环氧化反应釜内加入氯酸钠溶液，随着反应进行，反应釜内物料升温10～15℃，氯酸钠溶液的总投加时间为5min，氯酸钠溶液的总投加量与循环氧化反应釜内含铁废盐酸、复配含铁废硫酸和七水硫酸亚铁总质量的质量比为0.0075～0.0094：1；

6)、将亚硝酸钠配置成质量分数为20～25wt％的亚硝酸钠溶液；

7)、向循环氧化反应釜内缓慢加入亚硝酸钠溶液，同时通入氧气，使反应釜内压力为0.15～0.30MPa，亚硝酸钠溶液总投加时间为1.5～3.0h；亚硝酸钠溶液的总投加量与循环氧化反应釜内含铁废盐酸、复配含铁废硫酸和七水硫酸亚铁总质量的质量比为0.0144～0.0288:1；

8)、当反应温度到达75±5℃，且物料温度和循环氧化反应釜内压力10分钟内无明显变化时，反应结束，检验合格后，制得聚合氯化硫酸铁成品。

进一步的，含铁废盐酸中Fe²⁺含量1.5～4.5wt％，硫酸含量13.0～24.0wt％；含铁废盐酸中Fe²⁺含量6.0～11.0wt％，盐酸含量1.5～6.0％。

进一步的，所述步骤7)中氧气的投加量与亚硝酸钠溶液的质量比为0.6～0.75：1。

进一步的，化验合格指产品中全铁含量为10.0～11.5wt％，Fe²⁺≤0.1wt％，盐基度为4～16％。

进一步的，所述七水硫酸亚铁的有效成分≥85.0wt％，硫酸有效成分为90.0～98.0wt％，盐酸有效成分30.0～32.5wt％；氯酸钠、亚硝酸钠和氧气的有效成分≥99wt％。

进一步的，所述的循环氧化反应釜包括反应釜主体、循环喷射器和循环泵等组成的一整套设备。

本发明所达到的有益效果是：

一、本发明利用含铁废盐酸和含铁废盐酸制备聚合氯化硫酸铁，降低了废酸对环境的污染，变废为宝，所得产品具有经济价值，综合利用了资源。

二、本发明先采用氯酸钠作为氧化剂，提升了氧化反应的初始速度，使整个系统温度上升，节省了额外升温的能耗，对后续催化氧化具有促进作用；然后使用氧气为氧化剂，避免了使用氯气或双氧水的危害，同时节省成本；反应过程无需额外加入其他催化剂和稳定剂，不引入其他杂质离子，保证了产品的质量。

三、整个反应只需2～4小时，氧化反应过程平稳有序，无突然升温降温过程，安全可靠，密闭反应，无有害气体出来，设备和工艺简便、可行，设备投入低，操作简单，适合工业化大规模生产。所得的聚合氯化硫酸铁与传统聚合硫酸铁相比，稳定性好，絮凝效果更好，生产成本更低，生产周期明显缩短，节约能耗，进一步降低了生产成本。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

一种聚合氯化硫酸铁的合成方法，包括以下步骤：

1)、在第一搅拌池里加入5.25t含铁废硫酸，含铁废盐酸中Fe²⁺含量为4.0wt％，硫酸含量为20wt％，然后投加0.35t七水硫酸亚铁和0.4t硫酸，得到复配含铁废硫酸；

2)、在第二搅拌池里加入含铁废盐酸，含铁废盐酸中Fe²⁺含量为8wt％，盐酸含量为3％。，然后投加0.35t七水硫酸亚铁和0.4t硫酸，得到复配含铁废盐酸；

3)、将复配含铁废硫酸、复配含铁废盐酸打入第三搅拌池内，加入七水硫酸亚铁8.94t，搅拌均匀后，打入循环氧化反应釜，打开循环泵开始循环；

4)、将氯酸钠配置成质量分数为40～50wt％的氯酸钠溶液；

5)、向循环氧化反应釜内加入氯酸钠溶液，同时升温10～15℃，氯酸钠溶液的总投加时间为5min，氯酸钠溶液的总投加量为188kg；

6)、将亚硝酸钠配置成质量分数为20～25wt％的亚硝酸钠溶液；

7)、向循环氧化反应釜内缓慢加入亚硝酸钠溶液，同时通入氧气，使反应釜内压力为0.15～0.30MPa，亚硝酸钠溶液总投加时间为1.5～3.0h；亚硝酸钠溶液的总投加量为335kg；通入氧气总计251kg。

8)、当反应温度到达75±5℃，且物料温度和循环氧化反应釜内压力10分钟内无明显变化时，反应结束，分析成分。

9)、分析成分，产品中全铁含量为10.0～11.5wt％，Fe²⁺≤0.1wt％，盐基度为4～16％。

将实施例的聚合氯化硫酸铁产品与标准聚合硫酸铁、标准三氯化铁的净水效果对比，具体如下：

取本实施例的聚合氯化硫酸铁产品、标准聚合硫酸铁、标准三氯化铁各0.6mL，投入1L某纸浆厂制浆废水二沉池出水中，进行混凝搅拌试验，结果如下表所示：

由上表可以看出，本发明的聚合氯化硫酸铁产品在化学需氧量、色度、悬浮物的去除率上均较普通的聚合硫酸铁和三氯化铁有明显的优势。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种聚合氯化硫酸铁的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、在第一搅拌池里加入含铁废硫酸，通过投加七水硫酸亚铁和硫酸，使溶液中的Fe²⁺的含量≥4.5wt％，H₂SO₄的含量≥6.0wt％，得到复配含铁废硫酸；

2)、在第二搅拌池里加入含铁废盐酸，通过投加七水硫酸亚铁和盐酸，使溶液中的Fe²⁺的含量≥11wt％，HCl的含量≥6.0wt％，得到复配含铁废盐酸；

3)、在第三搅拌池内按照质量比为1：0.25～1：1.39～1.49加入复配含铁废硫酸、复配含铁废盐酸和七水硫酸亚铁，打入循环氧化反应釜，打开循环泵开始循环；

4)、将氯酸钠配置成质量分数为40～50wt％的氯酸钠溶液；

5)、向循环氧化反应釜内加入氯酸钠溶液，随着反应进行，反应釜内物料升温10～15℃，氯酸钠溶液的总投加时间为5min，氯酸钠溶液的总投加量与循环氧化反应釜内含铁废盐酸、复配含铁废硫酸和七水硫酸亚铁总质量的质量比为0.0075～0.0094：1；

6)、将亚硝酸钠配置成质量分数为20～25wt％的亚硝酸钠溶液；

7)、向循环氧化反应釜内缓慢加入亚硝酸钠溶液，同时通入氧气，使反应釜内压力为0.15～0.30MPa，亚硝酸钠溶液总投加时间为1.5～3.0h；亚硝酸钠溶液的总投加量与循环氧化反应釜内含铁废盐酸、复配含铁废硫酸和七水硫酸亚铁总质量的质量比为0.0144～0.0288:1；

8)、当反应温度到达75±5℃，且物料温度和循环氧化反应釜内压力10分钟内无明显变化时，反应结束，检验合格后，制得聚合氯化硫酸铁成品。

2.如权利要求1所述的一种聚合氯化硫酸铁的合成方法，其特征在于，含铁废硫酸中Fe^{2 +}含量1.5～4.5wt％，硫酸含量13.0～24.0wt％；含铁废盐酸中Fe²⁺含量6.0～11.0wt％，盐酸含量1.5～6.0％。

3.如权利要求1所述的一种聚合氯化硫酸铁的合成方法，其特征在于，所述步骤7)中氧气的投加量与亚硝酸钠溶液的质量比为0.6～0.75：1。

4.如权利要求1所述的一种聚合氯化硫酸铁的合成方法，其特征在于，化验合格指产品中全铁含量为10.0～11.5wt％，Fe²⁺≤0.1wt％，盐基度为4～16％。

5.如权利要求1所述的一种聚合氯化硫酸铁的合成方法，其特征在于，所述七水硫酸亚铁的有效成分≥85.0wt％，硫酸有效成分为90.0～98.0wt％，盐酸有效成分30.0～32.5wt％；氯酸钠、亚硝酸钠和氧气的有效成分≥99wt％。

6.如权利要求1所述的一种聚合氯化硫酸铁的合成方法，其特征在于，所述的循环氧化反应釜包括反应釜主体、循环喷射器和循环泵。