本發(fā)明涉及水處理藥劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二價鐵催化氧化成三價鐵設備裝置及其制備方法。

背景技術(shù)：

在水處理領(lǐng)域中，有很多行之有效的預處理技術(shù)，但絮凝沉降法是應用最廣泛的處理技術(shù)。絮凝沉降法對水中的濁度、色度、有機物、重金屬等雜質(zhì)具有良好的去除效果，因此研究制備安全、高效、低成本的絮凝劑就成為研究者們關(guān)注的重點。

絮凝沉降法的核心技術(shù)是絮凝劑的有效性，而一般常用的絮凝劑可分為4類：無機絮凝劑、合成有機絮凝劑、天然高分子絮凝劑及微生物絮凝劑；其中無機高分子陽離子型絮凝劑最為常用，包括鋁系、鐵系無機絮凝劑等。在水處理的初始階段，多采用鋁系無機絮凝劑；但研究發(fā)現(xiàn)，若運行控制不當易引發(fā)出廠水鋁濃度超標，過量攝入鋁會導致腦病、骨病和貧血等病癥。然而，鐵系無機絮凝劑不僅可以避免上述問題，還具有其獨特的優(yōu)勢，如鐵系無機絮凝劑具有絮體大而緊實、沉降速度快、成本低等。

國內(nèi)外制備聚合鐵的方法主要有：直接氧化法，催化氧化法等。這些方法存在設備復雜，操作麻煩等不足。

本發(fā)明本發(fā)明提供一種以二價鐵為原料，利用微生物催化氧化成三價鐵的制備裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種以二價鐵為原料，利用微生物催化氧化成三價鐵的二價鐵催化氧化成三價鐵設備裝置及其制備方法。

本發(fā)明解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種二價鐵催化氧化成三價鐵設備裝置，包括反應塔，其中所述反應塔包括反應區(qū)、原料區(qū)與曝氣區(qū)，其中反應區(qū)包括反應通道，反應通道上設有若干塔板，反應通道在每個塔板的上方均設有出料孔，原料區(qū)與曝氣區(qū)位于反應塔底部，原料區(qū)包括原料池，原料池上設有相連的原料管，原料管上設有增壓泵，原料管的末端通入最上方的塔板上，所述曝氣區(qū)包括漩渦式氣泵，漩渦式氣泵上設有相連的氣管，氣管通入最下方的塔板下。

優(yōu)選的，所述原料管的中間設有玻璃轉(zhuǎn)子流量計。

優(yōu)選的，所述氣管上設有轉(zhuǎn)子流量計。

優(yōu)選的，所述反應通道的底部設有排空閥，排空閥位于所述原料池的正上方。

優(yōu)選的，所述原料管在所述玻璃轉(zhuǎn)子流量計與所述增壓閥之間設有液體流量控制閥，所述氣管上也設有液體流量控制閥。

一種二價鐵催化氧化成三價鐵的制備方法，包括以下步驟：1、反應原料的配制：(1)、Fe2+溶液的配置：將工業(yè)硫酸亞鐵配制成溶液S1，溶液S1置于原料池內(nèi)；并按氯化鉀1-2g/m3、硫酸銨40-80g/m3、磷酸氫二鉀20-40g/m3、硫酸鎂20-40g/m3、硝酸鈣1.5-3g/m3加入營養(yǎng)物質(zhì)，得到的溶液即為原料；(2)、反應原液的制備：取上述步驟中的反應料液，引入微生物，在室溫25-28℃下通入空氣進行曝氣，此時溶液中的硫酸亞鐵在微生物的催化作用下發(fā)生氧化、水解、聚合反應得到聚合硫酸鐵溶液，[Fe2+]≤1.0kg/m3時為反應終點即三價鐵的原液S2；

2：將反應原料溶液S1和三價鐵原液S2以1：1的比例分別泵入反應塔1內(nèi)混合并通入空氣進行曝氣，在微生物的催化作用下發(fā)生氧化、水解、聚合反應得到聚合硫酸鐵溶液。

優(yōu)選的，所述溶液S1的pH為2.0-3.0。

有益效果是：本設備是基于二價鐵為原料，利用微生物催化氧化成三價鐵的制備裝置的制備方法，利用微生物催化氧化，將二價鐵催化氧化成三價鐵。原料池存放原料，增壓泵可以將原料打入反應通道的最上方，漩渦式氣泵可以將氣體通入的反應通道的最下方，上升的氣體與下流的原料進行反應之后即可得到產(chǎn)品從出料孔出料。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種二價鐵催化氧化成三價鐵設備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種二價鐵催化氧化成三價鐵設備裝置的第一塊塔板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種二價鐵催化氧化成三價鐵設備裝置的第二塊塔板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種二價鐵催化氧化成三價鐵設備裝置的第三塊塔板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一種二價鐵催化氧化成三價鐵設備裝置的第四塊塔板的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中1，反應塔；2，反應區(qū)；3，原料區(qū)；4，曝氣區(qū)；5，反應通道；6，塔板；7，出料孔；8，原料池；9，原料管；10，增壓泵；11，漩渦式氣泵；12，氣管；13，玻璃轉(zhuǎn)子流量計；14，轉(zhuǎn)子流量計；15，排空閥；16，液體流量控制閥。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。

圖1出示本發(fā)明一種二價鐵催化氧化成三價鐵設備裝置的具體實施方式：一種二價鐵催化氧化成三價鐵設備裝置，包括反應塔1，其中所述反應塔1包括反應區(qū)2、原料區(qū)3與曝氣區(qū)4，其中反應區(qū)2包括反應通道5，反應通道5上設有若干塔板6，反應通道5在每個塔板6的上方均設有出料孔7，原料區(qū)3與曝氣區(qū)4位于反應塔1底部，原料區(qū)3包括原料池8，原料池8上設有相連的原料管9，原料管9上設有增壓泵10，原料管9的末端通入最上方的塔板6上，所述曝氣區(qū)4包括漩渦式氣泵11，漩渦式氣泵11上設有相連的氣管12，氣管12通入最下方的塔板6下。

值得注意的是，所述原料管9的中間設有玻璃轉(zhuǎn)子流量計13。所述氣管12上設有轉(zhuǎn)子流量計14。所述反應通道5的底部設有排空閥15，排空閥15位于所述原料池8的正上方。所述原料管9在所述玻璃轉(zhuǎn)子流量計13與所述增壓閥之間設有液體流量控制閥16，所述氣管12上也設有液體流量控制閥16。

在酸性條件下，將氧化亞鐵硫桿菌所需營養(yǎng)物質(zhì)，投加到一定質(zhì)量濃度的硫酸亞鐵溶液，引入微生物，在室溫下通入空氣，完成三價鐵液體產(chǎn)品的制備。

氧化亞鐵硫桿菌其生長方程式：Fe²⁺+0.224O₂(g)+0.0045CO₂(g)+0.0011HCO₃^-+H⁺+0.0011NH₄⁺Fe³⁺+0.0011C₅H₇O₂N+0.4989H₂

本反應通道5中設置四塊塔板6，圖2-圖5分別為從下往上的四塊浮閥塔板6的俯視圖。

原料從原料池8經(jīng)過增壓泵10打到第四塊塔板6進料。漩渦式氣泵11的氣體經(jīng)過管道從第一塊板下面進入。往下流的液體與往上的氣體在反應區(qū)2進行反應，產(chǎn)品從出料孔7取出。

本設備的制備方法包括以下步驟：1、反應原料的配制：(1)、Fe2+溶液的配置:將工業(yè)硫酸亞鐵配制成溶液S1，溶液S1置于原料池8內(nèi)，其中溶液的pH為2.0；并按氯化鉀1-2g/m3、硫酸銨40-80g/m3、磷酸氫二鉀20-40g/m3、硫酸鎂20-40g/m3、硝酸鈣1.5-3g/m3加入營養(yǎng)物質(zhì)，得到的溶液即為反應原料；(2)、反應原液的制備：取上述步驟中的反應料液，引入微生物，在室溫25-28℃下通入空氣進行曝氣，此時溶液中的硫酸亞鐵在微生物的催化作用下發(fā)生氧化、水解、聚合反應得到聚合硫酸鐵溶液，[Fe2+]≤1.0kg/m3時為反應終點即三價鐵的原液S2；

2：將反應原料溶液S1和三價鐵原液S2以1：1的比例分別泵入反應塔1內(nèi)混合并通入空氣進行曝氣，在微生物的催化作用下發(fā)生氧化、水解、聚合反應得到聚合硫酸鐵溶液；

3：對于所制得的三價鐵溶液，即為產(chǎn)品，一部分作為產(chǎn)品取出，一部分做為下一反應的反應原液留存。

基于上述，本設備是基于二價鐵為原料，利用微生物催化氧化成三價鐵的制備裝置的制備方法，利用微生物催化氧化，將二價鐵催化氧化成三價鐵。原料池8存放原料，增壓泵10可以將原料打入反應通道5的最上方，漩渦式氣泵11可以將氣體通入的反應通道5的最下方，上升的氣體與下流的原料進行反應之后即可得到產(chǎn)品從出料孔7出料。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。