利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法，屬于廢棄物重復(fù)利用方法領(lǐng)域。所述的利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法，包括以下步驟：稱(chēng)取一定量的硫酸亞鐵廢液，加入適量的濃硫酸，再取與總質(zhì)量一定百分比的催化劑NaNO2，同時(shí)快速地放入高壓釜內(nèi)，控制溫度，在攪拌速度800r/min的條件下，通入一定壓強(qiáng)氧氣，封閉聚合反應(yīng)，得到聚合硫酸鐵產(chǎn)品，可作為廢水處理中的絮凝劑。本發(fā)明所述的利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法，所得到的產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)高于市售的PFS，且殘留Fe2+含量基本為0，完全達(dá)到國(guó)家GB14591-93標(biāo)準(zhǔn)，并且該方法具有工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低等優(yōu)點(diǎn)，是充分利硫酸亞鐵廢渣為原料，達(dá)到以廢制廢的目的，具有明顯的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及環(huán)境效益。
【專(zhuān)利說(shuō)明】利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法，屬于廢棄物重復(fù)利用 方法領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 水處理無(wú)機(jī)高分子絮凝劑近年來(lái)有迅速的發(fā)展。目前的趨勢(shì)以高效復(fù)合型品種的 開(kāi)發(fā)與實(shí)際生產(chǎn)工藝過(guò)程的優(yōu)化為主，以及針對(duì)特性水質(zhì)的專(zhuān)屬絮凝劑的開(kāi)發(fā)。由于鋁系 混凝劑存在毒性問(wèn)題，鐵系凝混凝劑已成為研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。聚合硫酸鐵具有較強(qiáng)的除 濁、去除C0D及重金屬離子的能力，并具有脫色、脫臭、脫水、脫油等功效。聚合硫酸鐵的應(yīng) 用pH范圍廣、腐蝕性小、殘留鐵離子少、絮凝塊比重大、沉降迅速、凝固點(diǎn)低，便于在寒冷地 區(qū)使用，其溶解度大于硫酸鐵及硫酸亞鐵，價(jià)格低廉，用量省，因而深受歡迎。
[0003] 鍍覆企業(yè)和鋼鐵企業(yè)每年產(chǎn)生大量的硫酸亞鐵廢液，其有效的回收利用不僅是 國(guó)家環(huán)保要求，也是資源回收再利用的必然途徑。
[0004] 因此，研究一種工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低的利用硫酸亞鐵廢渣廢液制備聚合硫 酸鐵的方法具有一定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境效益。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在提供一種工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低的利用硫酸亞鐵廢渣廢液制備 聚合硫酸鐵的方法。
[0006] 本發(fā)明所述的利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法，包括以下步驟： 稱(chēng)取一定量的硫酸亞鐵廢液，加入適量的濃硫酸，再取與總質(zhì)量一定百分比的催化劑 NaN02，同時(shí)快速地放入高壓荃內(nèi)，控制溫度，在攪拌速度800r/min的條件下，通入一定壓強(qiáng) 氧氣，封閉聚合反應(yīng)，得到聚合硫酸鐵產(chǎn)品，可作為廢水處理中的絮凝劑。
[0007] 優(yōu)選的，本發(fā)明所述的硫酸亞鐵廢液的用量和加入濃硫酸的量為使反應(yīng)液中總鐵 與硫酸根的摩爾比為20 :7。
[0008] 更優(yōu)選的，本發(fā)明所述的催化劑NaN02的用量為反應(yīng)液總重量的1%。
[0009] 進(jìn)一步優(yōu)選的，本發(fā)明所述的反應(yīng)溫度為80°C，氧氣加入壓強(qiáng)為0. 2-0. 3MPa，反 應(yīng)時(shí)間為l〇_13h。
[0010] 更進(jìn)一步優(yōu)選的，本發(fā)明所述的濃硫酸是分批加入，以調(diào)節(jié)反應(yīng)液中的pH值小于 1. 6。
[0011] 本發(fā)明所述的制備方法中，反應(yīng)機(jī)理如下： H2S04 + 2MN02 = 2HN02 +M2S0 (1) H2S04 + 2MN02 + 2FeS04 =Fe2 (S04) 3+ 2N0 +H20 (2) 2N0 + 02 = 2N02 (3) H2S04 +N02 +2FeS04 =Fe2 (S04)3.NO+H20 (4) 總反應(yīng)式為： 4FeS04*7H20 +(2-n)H2S04 + 02 = 2Fe2(0H)n(S04)3-n/2 + (30-2n)H20 (5) 由反應(yīng)式可以知道，氮氧化物催化氧化亞鐵離子的反應(yīng)是一個(gè)典型的氣液反應(yīng)，因此 決定反應(yīng)速度的因素在NO的氧化速度和N02的溶解速度，而NO的氧化速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后 者，所以加快N02的溶解成為反應(yīng)速度的決定步驟。加強(qiáng)氣體的溶解通常采用兩種方法，一 是增大氣液的接觸表面積，另一種方法是增大氣液相的壓力。
[0012] 在本發(fā)明所述的制備方法中，反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)Fe2+轉(zhuǎn)化率有顯 著影響，且溫度貢獻(xiàn)最大。方法中：（1)壓力范圍〇. 1-0. 3Mpa，壓力主要影響氣相物質(zhì)的 組成和反應(yīng)速率，并通過(guò)氣液平衡和相間傳遞影響液相組成及反應(yīng)速率，尤其是絡(luò)合物Fe (NO)S04的濃度。在溫度和原料配比一定的條件下，催化劑的初始含量雖已給定，但要維持 較低的操作壓力，必減少氧氣的供給量，增加放空量，使催化劑嚴(yán)重流失，造成污染，從而降 低了反應(yīng)速率。操作壓力對(duì)Fe2 +氧化速率的影響是，隨著操作壓力的升高，F(xiàn)e2 +氧化速率 不斷增大，當(dāng)操作壓力增大到〇. 3Mpa時(shí)，再升高壓力，反應(yīng)速率增大的幅度不大。綜合考 慮，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程不宜采用太大的操作壓力，0. 2-0. 3Mpa的操作壓力較為恰當(dāng)。（2)酸量的 增加抑制鐵的氧化可知，在酸性溶液中Fe2+是鐵的最穩(wěn)定狀態(tài)，且隨著pH值的減小，其穩(wěn) 定性增強(qiáng)（水解聚合傾向減小)。而在較堿性(相對(duì)于Fe3+而言.pH> 2即可)的溶液中， Fe3+是鐵的最穩(wěn)定狀態(tài)，F(xiàn)e2+很容易被氧化成Fe3+。為使Fe2+能盡快轉(zhuǎn)化為Fe3+，需增大其 pH值，但在合成聚合硫酸鐵的反應(yīng)中，F(xiàn)e2+的濃度高于160g/L，且反應(yīng)在加熱中進(jìn)行，pH值 過(guò)高會(huì)促使反應(yīng)過(guò)程中Fe3+發(fā)生強(qiáng)烈水解，析出熱穩(wěn)定性強(qiáng)且難溶于酸性溶液的黃色沉淀 物，所以在合成中必須控制好溶液的酸度，一般控制pH〈l. 6。克服上述問(wèn)題，方法中分批加 入硫酸亞鐵廢渣以降低Fe2+反應(yīng)濃度并分批加入濃硫酸以調(diào)節(jié)pH，使Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+的速 率加快。（3)催化劑加入量的增加，亦能提高Fe2+轉(zhuǎn)化速率。（4)在40-80°C范圍內(nèi)，溫度 升高加快氣相和液相化學(xué)反應(yīng)速率，使整體反應(yīng)速率提高。而時(shí)間亦影響整個(gè)反應(yīng)的進(jìn)程。 [0013] 本發(fā)明所述的利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法，所得到的產(chǎn)品的主要性 能指標(biāo)高于市售的PFS，且殘留Fe2+含量基本為0,完全達(dá)到國(guó)家GB14591-93標(biāo)準(zhǔn)，并且該 方法具有工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低等優(yōu)點(diǎn)，是充分利硫酸亞鐵廢渣為原料，達(dá)到以廢制 廢的目的，具有明顯的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及環(huán)境效益。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施例一： 稱(chēng)取一定量的硫酸亞鐵廢液，加入適量的濃硫酸，濃硫酸的加入量為使反應(yīng)液中總鐵 與硫酸根的摩爾比為20 :7,再加入反應(yīng)液總重量1%的催化劑NaN02，同時(shí)快速地放入高壓 釜內(nèi)，控制反應(yīng)溫度為80°C，在攪拌速度800r/min的條件下，通入0. 2-0. 3MPa壓強(qiáng)氧氣，封 閉聚合反應(yīng)l〇-13h，得到聚合硫酸鐵產(chǎn)品，可作為廢水處理中的絮凝劑。其中，濃硫酸是分 批加入，以調(diào)節(jié)反應(yīng)液中的pH值小于1.6。
[0015] 實(shí)施例二：產(chǎn)品指標(biāo)比較 將本發(fā)明所制備的聚合硫酸鐵與市售的聚合硫酸鐵進(jìn)行指標(biāo)比較，比較結(jié)果如表-1 所示。
[0016] 表_1廣品指標(biāo)比較結(jié)果

【權(quán)利要求】
1. 利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法，包括以下步驟： 稱(chēng)取一定量的硫酸亞鐵廢液，加入適量的濃硫酸，再取與總質(zhì)量一定百分比的催化劑 NaN02，同時(shí)快速地放入高壓荃內(nèi)，控制溫度，在攪拌速度800r/min的條件下，通入一定壓強(qiáng) 氧氣，封閉聚合反應(yīng)，得到聚合硫酸鐵產(chǎn)品，可作為廢水處理中的絮凝劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法，其特征在于所述 的硫酸亞鐵廢液的用量和加入濃硫酸的量為使反應(yīng)液中總鐵與硫酸根的摩爾比為20 :7。
3. 如權(quán)利要求1所述的利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法，其特征在于所述 的催化劑NaN02的用量為反應(yīng)液總重量的1%。
4. 如權(quán)利要求1所述的利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法，其特征在于所述 的反應(yīng)溫度為80°C，氧氣加入壓強(qiáng)為0. 2-0. 3MPa，反應(yīng)時(shí)間為10-13h。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的利用硫酸亞鐵廢渣制備聚合硫酸鐵的方法，其特征在于所 述的濃硫酸是分批加入，以調(diào)節(jié)反應(yīng)液中的pH值小于1. 6。
【文檔編號(hào)】C01G49/14GK104355336SQ201410552063
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】陸強(qiáng) 申請(qǐng)人:陜西華陸化工環(huán)保有限公司