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CN108975475B - 一种聚合硫酸铁的制备方法 - Google Patents

一种聚合硫酸铁的制备方法 Download PDF

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CN108975475B CN201811208396.3A CN201811208396A CN108975475B CN 108975475 B CN108975475 B CN 108975475B CN 201811208396 A CN201811208396 A CN 201811208396A CN 108975475 B CN108975475 B CN 108975475B
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Abstract

本发明属于水处理剂制备领域，尤其涉及一种聚合硫酸铁的制备方法。一种聚合硫酸铁的制备方法，包括以下步骤，在催化剂和辅助催化剂条件下，硫酸亚铁混合溶液与氧化剂反应制得聚合硫酸铁。本发明优点：(1)本发明是在催化剂作用下，硫酸亚铁混合溶液与氧化剂一步反应制得聚合硫酸铁，生产步骤简单，可操作性强；(2)大大降低产品的生产成本，可以取得了良好的生产效益和经济效益；(3)在制备过程中加入辅助催化剂是磷酸钠，使得本发明制备的聚合硫酸铁具有稳定的状态和较好的产品混凝效果，且制得的产品特性符合国家标准要求；(4)将钢管厂或拉管厂的酸洗废液制备成生产聚合硫酸铁，变废为宝，不会造成二次污染，有利于环境保护。

Description

一种聚合硫酸铁的制备方法
技术领域
本发明属于水处理剂制备领域，尤其涉及一种聚合硫酸铁的制备方法。
背景技术
目前普遍使用的无机混凝剂主要分为两大类：铝盐和铁盐。铝盐中以聚氯化铝、硫酸铝、氯化铝为主。而铁盐则以聚合硫酸铁为主。自上世纪六十年代开始，聚氯化铝以其独到的优势在市场中占据了一席之地，但是科技的进步，也使其曝露出一定的不足。聚合硫酸铁最早于二十世纪七十年代由日本首创，我国于二十世纪八十年代开发并投入工业化生产应用。尤其是2015年我国环保部公布“水十条”之后，聚合硫酸铁在污水处理中的应用得到了更充足的发展。
中国专利公报中公开的现有技术资料：(1)CN1043292A-聚硫酸铁制造新工艺；(2)CN1034909A-一种铁系聚合净水剂的生产方法；(3)CN1043484A-高效污水净化剂及其装置；(4)GK87104053-铁系聚合净水剂的生产方法。现有技术(1)的最大特点是不用任何氧化剂或催化剂，直接用含氧化铁的工业废渣作原料，与硫酸反应一步法制造聚合硫酸铁溶液。现有技术(2)是利用盐酸酸洗废液：氯化亚铁液，加入次氯酸钠，再配制一种母液，三者反应制得铁系聚合净水剂。现有技术(3)采用的是由55％-60％的硫酸亚铁，5％-10％的硫酸，3％-5％的氯酸钠以及28％-35％的水组成净化剂，采用化学氧化法生产。现有技术(4)是利用硫酸亚铁废液制成母液，将氧化剂与母液反应，制得铁系聚合净水剂。
但是聚合硫酸铁的生产工艺复杂，生产成本较高。如何简化聚合硫酸铁的生产工艺、降低生产成本一直是拘束企业发展的重要问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术聚合硫酸铁的生产工艺复杂的缺陷，提供一种聚合硫酸铁的制备方法。
一种聚合硫酸铁的制备方法，包括以下步骤，在催化剂和辅助催化剂条件下，硫酸亚铁混合溶液与氧化剂反应制得聚合硫酸铁。
优先地，所述辅助催化剂为磷酸钠，所述的催化剂为硫酸，所述硫酸的质量分数为98％，将所述催化剂配制成质量分数为1‰～2‰的工作溶液。
优先地，所述工作溶液的用量为每吨成品使用1～2公斤，所述的辅助催化剂用量为每吨成品使用1～2g。
优先地，所述的氧化剂为氧气或臭氧。
优先地，所述的硫酸亚铁混合溶液是酸洗废液、硫酸亚铁的混合溶液，其中酸洗废液与硫酸亚铁的质量比为1:1～1.2。
优先地，所述的酸洗废液是钢管厂或拉管厂的酸洗废液。
优先地，所述的酸洗废液中亚铁以Fe2+计质量分数为10～15％，酸以H2SO4计质量分数为8～10％。
另外，本发明还提供一种聚合硫酸铁水处理剂，由所述聚合硫酸铁的制备方法得到。
此外，本发明聚合硫酸铁水处理剂应用于废水处理及污泥处置工艺中。
本发明的有益效果：(1)本发明是在催化剂作用下，硫酸亚铁混合溶液与氧化剂一步反应制得聚合硫酸铁，生产步骤简单，可操作性强；(2)本发明大大降低产品的生产成本，可以取得了良好的生产效益和经济效益；(3)在本发明制备过程中加入辅助催化剂磷酸钠，使得本发明制备的聚合硫酸铁具有稳定的状态和较好的产品混凝效果，且制得的产品特性符合国家标准要求；(4)本发明是将钢管厂或拉管厂的酸洗废液制备成生产聚合硫酸铁，变废为宝，不会造成二次污染，有利于环境保护。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
在5L的实验釜中加入2kg钢管厂的酸洗废液(其中亚铁以Fe2+计质量分数为10％，酸以H2SO4计质量分数为8％)，然后加入2kg的钛白粉厂副产硫酸亚铁，加入催化剂98％硫酸工作溶液和辅助催化剂磷酸钠，通入氧气，然后开启搅拌或循环泵，每隔五分钟取一次样PFS-1#，测定剩余的亚铁含量。其中将所述催化剂98％硫酸配置成质量分数为1‰的工作溶液，每吨成品使用1公斤所述工作溶液，所述的辅助催化剂用量为每吨成品使用1g。
实施例2
在5L的实验釜中加入2kg拉管厂的酸洗废液(其中亚铁以Fe2+计质量分数为13％，酸以H2SO4计质量分数为9％)，然后加入2.2kg的钛白粉厂副产硫酸亚铁，加入催化剂98％硫酸工作溶液和辅助催化剂磷酸钠，通入臭氧，然后开启搅拌或循环泵，每隔五分钟取一次样PFS-2#，测定剩余的亚铁含量。其中将所述催化剂98％硫酸配置成质量分数为2‰的工作溶液，每吨成品使用2公斤所述工作溶液，所述的辅助催化剂用量为每吨成品使用2g。
实施例3
在5L的实验釜中加入2kg拉管厂的酸洗废液(其中亚铁以Fe2+计质量分数为15％，酸以H2SO4计质量分数为10％)，然后加入2.4kg的钛白粉厂副产硫酸亚铁，加入催化剂98％硫酸工作溶液和辅助催化剂磷酸钠，通入臭氧，然后开启搅拌或循环泵，每隔五分钟取一次样PFS-3#，测定剩余的亚铁含量。其中将所述催化剂98％硫酸配置成质量分数为2‰的工作溶液，每吨成品使用2公斤所述工作溶液，所述的辅助催化剂用量为每吨成品使用2g。
对比例1
将实施例1中辅助催化剂磷酸钠去除，其他同实施例1。
对比例2
将实施例1中辅助催化剂磷酸钠替换为等量的碘化钾，其他同实施例1。
表1为实施例1～3及对比例1～2不同工艺各时间段剩余的亚铁量/％
Figure BDA0001831791450000031
注：“—”表示反应结束不再取样。
表2为实施例1～3及对比例1～2制得的产品的特性分析
Figure BDA0001831791450000041
盐基度是聚合硫酸铁产品中最重要的指标之一，与水处理絮凝效果有着十分密切的关系。聚合硫酸铁盐基度越高，则水处理絮凝效果越好。由表2可以看出，实施例1～3产品中的盐基度高于对比例1～2产品中的盐基度，则实施例1～3产品的水处理絮凝效果会更好且制得的产品特性符合国家标准要求。
表3为实施例1～3及对比例1～2制得的产品的絮凝效果的数据
Figure BDA0001831791450000042
注：“—”表示不再给出浊度。
从表3可以看出，本发明实施例1～3制备的聚合硫酸铁的混凝效果明显优于对比例1～2制备的聚合硫酸铁的混凝效果。
当水质浊度达到1.0NTU时，本发明实施例1制备的聚合硫酸铁投加量为20mg/L，而当水质浊度达到1.0NTU时，对比例2制备的聚合硫酸铁投加量为30mg/L，可以节约加药量(30-20)/20*100％＝50％，大大降低产品的生产成本和提高产品混凝效果，可以取得了良好的生产效益和经济效益。
将本发明中实施例1～3制备的聚合硫酸铁、对比例1～2制备的聚合硫酸铁、市售的聚合硫酸铁(购自淄博天水新材料有限公司)分别放入烧杯中，分别间隔1h、5h、10h、24h、2d、5d、10d、30d、50d与70d观察现象，记录如表4。
表4各种聚合硫酸铁的现象对比
Figure BDA0001831791450000051
从表4可以看出，实施例1～3制备的聚合硫酸铁与市售的聚合硫酸铁均是稳定的状态，而对比例1～2制备的聚合硫酸铁的状态不稳定。具体地，在放置1～10小时的时候会出现粘稠液体的现象，没有流动性，稳定性能大大减退。随着实验时间的增加，当放置24h～10d时，会出现黄棕色膏体的现象；当放置30d～70d时，会出现果冻状固体的现象。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种聚合硫酸铁的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，在催化剂和辅助催化剂条件下，硫酸亚铁混合溶液与氧化剂反应制得聚合硫酸铁，所述辅助催化剂为磷酸钠，所述的催化剂为硫酸，所述硫酸的质量分数为98％，将所述催化剂配制成质量分数为1‰～2‰的工作溶液，所述工作溶液的用量为每吨成品使用1～2公斤，所述的辅助催化剂用量为每吨成品使用1～2g，所述的氧化剂为氧气，所述的硫酸亚铁混合溶液是酸洗废液、硫酸亚铁的混合溶液，其中酸洗废液与硫酸亚铁的质量比为1:1～1.2，所述的酸洗废液是钢管厂或拉管厂的酸洗废液，所述的酸洗废液中亚铁以Fe2+计质量分数为10～15％，酸以H2SO4计质量分数为8～10％。
2.一种聚合硫酸铁水处理剂，由权利要求1所述的制备方法得到。
3.根据权利要求2所述的聚合硫酸铁水处理剂应用于废水处理及污泥处置工艺中。
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