一種由鋼鐵酸洗廢液制備聚氯化鐵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無機(jī)高分子功能材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種由鋼鐵酸洗廢液制備聚氯化鐵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，酸洗是鋼鐵酸洗過程中必不可少的表面處理技術(shù)，該技術(shù)用化學(xué)的方法除去鋼鐵表面的氧化層。酸洗后的廢酸液中含有大量的亞鐵鹽和殘余酸，如果不加處理就直接排放，鋼鐵酸洗廢液將對環(huán)境造成巨大的危害。對鋼鐵酸洗廢酸液的處理技術(shù)在文獻(xiàn)中已有報(bào)道，但這些處理方法的運(yùn)作條件苛刻，工藝復(fù)雜，成本高，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。因此，找到一種有效的方法回收利用鋼鐵酸洗廢酸液使之轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品是我們面臨的一項(xiàng)迫切的任務(wù)。聚合氯化鐵是一種新型高效的無機(jī)高分子混凝凈水劑，即水處理劑，是工業(yè)用水、生活用水、廢水處理過程中必需的化學(xué)藥劑。凈水劑主要用來控制水垢和污泥的形成、減少泡沫、減少與水接觸的材料腐蝕、除去水中的懸浮固體和有毒物質(zhì)、除臭脫色、軟化水質(zhì)等。通過使用聚合氯化鐵，可使水達(dá)到一定的質(zhì)量要求。隨著世界范圍內(nèi)對全球生態(tài)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展的重視以及高新技術(shù)的發(fā)展的需要，從二次資源中獲取原料制備聚合氯化鐵凈水劑是一個(gè)資源化處理鋼鐵酸洗廢酸液的一個(gè)很好的選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是解決目前國內(nèi)鋼鐵行業(yè)處理鋼鐵酸洗廢液所面臨的技術(shù)的難題，提供一種由鋼鐵酸洗廢液制備聚氯化鐵的方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下:
[0005]—種由鋼鐵酸洗廢液制備聚氯化鐵的方法，包括如下步驟:
[0006](I)鋼鐵酸洗廢液的預(yù)處理:取鋼鐵酸洗廢液，加入還原劑還原三價(jià)鐵，使還原劑質(zhì)量含量為0.2%?I %，攪拌均勻，放置2-1Oh;
[0007](2)二次凈化處理:在攪拌下，用堿調(diào)節(jié)預(yù)處理后的鋼鐵酸洗廢液的pH = 4?8，加入助劑使終濃度為45?70mg/l，在40?80°C，反應(yīng)0.5_3h，靜置、過濾，得二次凈化處理后的溶液，測溶液中Fe總質(zhì)量濃度；
[0008](3)向步驟(2)獲得的溶液中加入鹽酸使HCl和Fe總的質(zhì)量比為0.45-0.55,加入穩(wěn)定劑的水溶液，使穩(wěn)定劑與Fe總的摩爾比=0.12-0.30，在15-70°C，100_400rpm攪拌下，以流量為0.05?0.2m3/h通入空氣氧化；
[0009](4)在通入空氣過程中定時(shí)測定溶液中亞鐵離子的摩爾含量，當(dāng)溶液中亞鐵離子占鐵總的摩爾含量的5%-40%時(shí)，停止通入空氣，加入氧化劑繼續(xù)氧化剩余亞鐵離子，直到溶液中不含亞鐵離子為止，得到黃褐色透明的聚氯化鐵液體。
[0010]步驟(I)所述還原劑質(zhì)量含量優(yōu)選為0.5%?I %。
[0011]所述還原劑優(yōu)選為鐵肩或廢鐵皮。
[0012]步驟(2)二次凈化處理優(yōu)選為:在攪拌下，用堿調(diào)節(jié)預(yù)處理后的鋼鐵酸洗廢液的pH=5?7，加入助劑使終濃度為50?651^/1，在50?65°(3，攪拌0.5-311，過濾，得二次處理后溶液，測溶液中Fe總質(zhì)量濃度。
[0013 ]堿優(yōu)選為氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉或碳酸氫鈉。
[0014]助劑優(yōu)選為聚丙烯酰胺。
[0015]穩(wěn)定劑優(yōu)選為乙酸、檸檬酸、磷酸、磷酸鹽、磷酸一氫鹽、磷酸二氫鹽和硅酸中的一種或兩種。
[0016]氧化劑優(yōu)選為H2O2或NaClO3。
[0017]用本發(fā)明的方法對鋼鐵酸洗廢液進(jìn)行資源化處理，整個(gè)制備過程中沒有任何物產(chǎn)生，徹底解決酸洗廢液對環(huán)境的污染；用本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了變廢為寶；本發(fā)明的方法投資低、成本低、效率高、工藝操作簡單、生產(chǎn)安全環(huán)保，所得產(chǎn)品為黃褐色透明的聚氯化鐵液體，可以穩(wěn)定存在六個(gè)月以上，絮凝效果好，廣泛應(yīng)用于污水處理中，為鋼鐵行業(yè)處理酸洗廢液提供了一種很好的技術(shù)方案。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，下面的實(shí)施例是為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明，但并不對本發(fā)明作任何限制。
[0019]實(shí)施例1
[0020]—種由鋼鐵酸洗廢液制備聚氯化鐵的方法，包括如下步驟:
[0021](I)鋼鐵酸洗廢液的預(yù)處理:取鋼鐵酸洗廢液，加入鐵肩還原三價(jià)鐵，使鐵肩質(zhì)量含量為0.2%，攪拌均勻，放置1h;
[0022](2) 二次凈化處理:在攪拌下，用氨水調(diào)節(jié)預(yù)處理后的鋼鐵酸洗廢液的pH=7，加入聚丙烯酰胺使終濃度為50mg/l，在65°C，反應(yīng)0.5h，靜置、過濾，得二次凈化處理后的溶液，測溶液中Fe總質(zhì)量濃度；
[0023](3)向10ml步驟(2)獲得的溶液(質(zhì)量濃度為151.2g/L)中加入17ml濃鹽酸使HCl和Fe總的質(zhì)量比為0.55，加入穩(wěn)定劑的水溶液(穩(wěn)定劑是5.65g磷酸鈉)，使穩(wěn)定劑與Fe總的摩爾比=0.12，在70°C，400rpm攪拌下，以流量為0.05m3/h通入空氣氧化；
[0024](4)在通入空氣過程中定時(shí)測定溶液中亞鐵離子的摩爾含量，當(dāng)溶液中亞鐵離子占鐵總的摩爾含量的5%時(shí)，停止通入空氣，加入5.7g NaClO3繼續(xù)氧化剩余亞鐵離子，直到溶液中不含亞鐵離子為止，得到122.65ml黃褐色透明的聚氯化鐵液體。產(chǎn)品可以穩(wěn)定存在8個(gè)月。
[0025]實(shí)施例2
[0026]—種由鋼鐵酸洗廢液制備聚氯化鐵的方法，包括如下步驟:
[0027](I)鋼鐵酸洗廢液的預(yù)處理:取鋼鐵酸洗廢液，加入廢鐵皮還原三價(jià)鐵，使廢鐵皮質(zhì)量含量為0.5%，攪拌均勻，放置5h;
[0028](2) 二次凈化處理:在攪拌下，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)預(yù)處理后的鋼鐵酸洗廢液的pH=5，加入聚丙烯酰胺使終濃度為65mg/l，在50°C，反應(yīng)lh，靜置、過濾，得二次凈化處理后的溶液，測溶液中Fe總質(zhì)量濃度；
[0029](3)向10ml步驟(2)獲得的溶液(質(zhì)量濃度為135.52g/L)中加入18ml濃鹽酸使HCl和Fe總的質(zhì)量比為0.55，加入穩(wěn)定劑的水溶液，(穩(wěn)定劑是2.14g硅酸和1.2g乙酸)使穩(wěn)定劑與Fe總的摩爾比=0.2，在60°C，10rpm攪拌下，以流量為0.lm3/h通入空氣氧化；
[0030](4)在通入空氣過程中定時(shí)測定溶液中亞鐵離子的摩爾含量，當(dāng)溶液中亞鐵離子占鐵總的摩爾含量的40%時(shí)，停止通入空氣，加入8.5g NaClO3繼續(xù)氧化剩余亞鐵離子，直到溶液中不含亞鐵離子為止，得到125ml黃褐色透明的聚氯化鐵液體。產(chǎn)品可以穩(wěn)定存在10個(gè)月。
[0031]實(shí)施例3
[0032]—種由鋼鐵酸洗廢液制備聚氯化鐵的方法，包括如下步驟:
[0033](I)鋼鐵酸洗廢液的預(yù)處理:取鋼鐵酸洗廢液，加入廢鐵皮還原三價(jià)鐵，使廢鐵皮質(zhì)量含量為I %，攪拌均勻，放置2h;
[0034](2)二次凈化處理:在攪拌下，用碳酸鈉水溶液調(diào)節(jié)預(yù)處理后的鋼鐵酸洗廢液的pH=4，加入聚丙烯酰胺使終濃度為45mg/l，在40°C，反應(yīng)3h，靜置、過濾，得二次凈化處理后的溶液，測溶液中Fe總質(zhì)量濃度；
[0035](3)向10ml步驟(2)獲得的溶液(質(zhì)量濃度為161.84g/L)中加入14ml濃鹽酸使HCl和Fe總的質(zhì)量比為0.45，加入穩(wěn)定劑的水溶液(穩(wěn)定劑是7.5g檸檬酸)，使穩(wěn)定劑與Fe總的摩爾比=0.30，在150C，300rpm攪拌下，以流量為0.08m3/h通入空氣氧化；
[0036]用磷酸或磷酸一氫鈉替代檸檬酸，其它同本實(shí)施例，制備出相應(yīng)的黃褐色透明的聚氯化鐵液體。
[0037](4)在通入空氣過程中定時(shí)測定溶液中亞鐵離子的摩爾含量，當(dāng)溶液中亞鐵離子占鐵總的摩爾含量的30%時(shí)，停止通入空氣，加入14g H2O2繼續(xù)氧化剩余亞鐵離子，直到溶液中不含亞鐵離子為止，得到132.5ml黃褐色透明的聚氯化鐵液體。產(chǎn)品可以穩(wěn)定存在6個(gè)月。
[0038]實(shí)施例4
[0039]—種由鋼鐵酸洗廢液制備聚氯化鐵的方法，包括如下步驟:
[°04°] (I)鋼鐵酸洗廢液的預(yù)處理:取鋼鐵酸洗廢液，加入鐵肩還原三價(jià)鐵，使鐵肩質(zhì)量含量為0.6%，攪拌均勻，放置6h;
[0041](2) 二次凈化處理:在攪拌下，用碳酸氫鈉水溶液調(diào)節(jié)預(yù)處理后的鋼鐵酸洗廢液的pH=8，加入聚丙烯酰胺使終濃度為70mg/l，在80°C，反應(yīng)lh，靜置、過濾，得二次凈化處理后的溶液，測溶液中Fe總質(zhì)量濃度；
[0042](3)向10ml步驟(2)獲得的溶液(質(zhì)量濃度為161.84g/L)中加入18ml濃鹽酸使HCl和Fe總的質(zhì)量比為0.52，加入穩(wěn)定劑的水溶液(穩(wěn)定劑是3.15g磷酸二氫鈉和2.2g乙酸)，使穩(wěn)定劑與Fe總的摩爾比=0.15，在60°C，400rpm攪拌下，以流量為0.2m3/h通入空氣氧化；
[0043](4)在通入空氣過程中定時(shí)測定溶液中亞鐵離子的摩爾含量，當(dāng)溶液中亞鐵離子占鐵總的摩爾含量的25%時(shí)，停止通入空氣，加入12.5g H2O2繼續(xù)氧化剩余亞鐵離子，直到溶液中不含亞鐵離子為止，得到135.85ml黃褐色透明的聚氯化鐵液體。產(chǎn)品可以穩(wěn)定存在8個(gè)月。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種由鋼鐵酸洗廢液制備聚氯化鐵的方法，其特征是包括如下步驟: (1)鋼鐵酸洗廢液的預(yù)處理:取鋼鐵酸洗廢液，加入還原劑還原三價(jià)鐵，使還原劑質(zhì)量含量為0.2%?1%，攪拌均勻，放置2-10h; (2)二次凈化處理:在攪拌下，用堿調(diào)節(jié)預(yù)處理后的鋼鐵酸洗廢液的pH= 4?8，加入助劑使終濃度為45?70mg/l，在40?80°C，反應(yīng)0.5-3h，靜置、過濾，得二次凈化處理后的溶液，測溶液中Fe總質(zhì)量濃度； (3)向步驟(2)獲得的溶液中加入鹽酸使HCl和Fe總的質(zhì)量比為0.45-0.55,加入穩(wěn)定劑的水溶液，使穩(wěn)定劑與Fe總的摩爾比=0.12-0.30，在15_70°C，100_400rpm攪拌下，以流量為0.05?0.2m3/h通入空氣氧化； (4)在通入空氣過程中定時(shí)測定溶液中亞鐵離子的摩爾含量，當(dāng)溶液中亞鐵離子占鐵總的摩爾含量的5 %_40 %時(shí)，停止通入空氣，加入氧化劑繼續(xù)氧化剩余亞鐵離子，直到溶液中不含亞鐵離子為止，得到黃褐色透明的聚氯化鐵液體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟(I)所述還原劑質(zhì)量含量為0.5%?I %。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是所述還原劑為鐵肩或廢鐵皮。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟(2)二次凈化處理為:在攪拌下，用堿調(diào)節(jié)預(yù)處理后的鋼鐵酸洗廢液的PH= 5?7，加入助劑使終濃度為50?65mg/l，在50?65°C，攪拌0.5 - 3h，過濾，得二次處理后溶液，測溶液中Fe總質(zhì)量濃度。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征是所述堿為氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉或碳酸氫鈉。6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征是所述助劑為聚丙烯酰胺。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述穩(wěn)定劑為乙酸、檸檬酸、磷酸、磷酸鹽、磷酸一氫鹽、磷酸二氫鹽和硅酸中的一種或兩種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述氧化劑為H2O2或NaClO3。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種由鋼鐵酸洗廢液制備聚氯化鐵的方法，步驟為：(1)取鋼鐵酸洗廢液，加入還原劑，攪拌，放置；(2)二次凈化處理；(3)加入鹽酸，穩(wěn)定劑的水溶液，攪拌下，通入空氣氧化；(4)在通入空氣過程中定時(shí)測定溶液中亞鐵離子的摩爾含量，當(dāng)溶液中亞鐵離子占鐵總的摩爾含量的5％-40％時(shí)，停止通入空氣，加入氧化劑繼續(xù)氧化剩余亞鐵離子，直到溶液中不含亞鐵離子為止，得到黃褐色透明的聚氯化鐵液體。本發(fā)明徹底解決酸洗廢液對環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶；投資低、成本低、效率高、工藝操作簡單、生產(chǎn)安全環(huán)保，所得產(chǎn)品為外觀為黃褐色透明液體，可以穩(wěn)定存在六個(gè)月以上，絮凝效果好，廣泛應(yīng)用于污水處理中。
【IPC分類】C01G49/10
【公開號】CN105502516
【申請?zhí)枴緾N201610084067
【發(fā)明人】王興堯, 陳莉, 萬光琴
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年2月4日