以工業(yè)廢酸和廢鐵為原料，生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法
【專(zhuān)利摘要】以工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法。聚合硫酸鐵是一種新型的無(wú)機(jī)污水絮凝劑，是鐵系無(wú)機(jī)高分子絮凝劑。它絮凝力高，沉降速度快，在污水處理時(shí)對(duì)某些重金屬離子及COD、色度、惡臭等均具有顯著的去除效果。目前現(xiàn)有的聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法產(chǎn)率低，易造成生產(chǎn)過(guò)程污染嚴(yán)重的難題。本發(fā)明的方法包括如下步驟：（一）以廢酸和廢鐵為原料進(jìn)行反應(yīng)得到二價(jià)鐵；（二）以氯酸鉀為氧化劑進(jìn)行氧化反應(yīng)得到三價(jià)鐵；（三）進(jìn)行水解反應(yīng)；（四）由低聚物向高聚物轉(zhuǎn)化的聚合過(guò)程，得到聚合硫酸鐵。本發(fā)明公開(kāi)了一種以工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】從工業(yè)廢酸和廢鐵為原料，生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法
[0001 ]
技術(shù)領(lǐng)域： 本發(fā)明設(shè)及一種W工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法。
[0002]
【背景技術(shù)】： 聚合硫酸鐵是一種新型的無(wú)機(jī)污水絮凝劑，是鐵系無(wú)機(jī)高分子絮凝劑。它絮凝力高，沉 降速度快，在污水處理時(shí)對(duì)某些重金屬離子及COD、色度、惡臭等均具有顯著的去除效果。另 夕h聚合硫酸鐵還有P訊式用范圍廣，對(duì)設(shè)備腐蝕性小等優(yōu)點(diǎn)。利用聚合硫酸鐵處理后水質(zhì)優(yōu) 良，無(wú)毒，處理費(fèi)低于Ξ氯化鐵、硫酸侶、聚合氯化侶W及其他鐵鹽等同類(lèi)絮凝劑。但是目前 現(xiàn)有的聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法產(chǎn)率低，易造成生產(chǎn)過(guò)程污染嚴(yán)重的難題。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】
： 本發(fā)明的目的是提供一種W工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法。
[0004] 上述的目的通過(guò)W下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種W工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，該方法包括如下步驟： (一） W廢酸和廢鐵為原料進(jìn)行反應(yīng)得到二價(jià)鐵； 將廢鐵粉末、水及50%廢硫酸W1:1~2.5:2~2.5的重量比投入浸泡池中，攬勻，浸泡，并 每隔半小時(shí)攬拌一次，得到二價(jià)鐵溶液，包括硫酸亞鐵和硫酸鐵； (二） W氯酸鐘為氧化劑進(jìn)行氧化反應(yīng)得到Ξ價(jià)鐵； 在溫度為40~60°C的條件下，向得到的二價(jià)鐵溶液中加入氧化劑氯酸鐘，氯酸鐘與亞鐵 的物質(zhì)的量比為0.2~0.3，反應(yīng)時(shí)間為2~3小時(shí)，得到Ξ價(jià)鐵溶液； (二)進(jìn)行水解反應(yīng)； 向得到的Ξ價(jià)鐵溶液中不斷的通入水蒸氣，并將溫度升至90~110°C，使Ξ價(jià)鐵離子和 氨氧根離子相互結(jié)合，發(fā)生水解反應(yīng)； (四）由低聚物向高聚物轉(zhuǎn)化的聚合過(guò)程，得到聚合硫酸鐵。
[0005] 所述的W工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，所述的廢鐵粉末的主要 成分為化2化、FeO和大量化。
[0006] 所述的W工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，所述的廢酸中S〇42^ 口全 鐵化濃度比控制在1.4，陳化時(shí)間為2小時(shí)。
[0007] 所述的W工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，所述的廢酸與硫酸亞鐵 的摩爾比控制在0.31~0.50范圍內(nèi)。
[000引本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)主要是采用純氧氧化的原理將二價(jià)鐵在氧化劑氯酸鐘的作用下氧化為 Ξ價(jià)鐵;然后是Ξ價(jià)鐵離子和氨氧根離子相互結(jié)合的水解過(guò)程;最后是由低聚物向高聚物 轉(zhuǎn)化的聚合過(guò)程，完成聚合硫酸鐵的制備過(guò)程。當(dāng)硫酸和硫酸亞鐵的摩爾比小于0.31時(shí)，Ξ 價(jià)鐵會(huì)發(fā)生水解，產(chǎn)生Ο?Γ，生成氨氧化鐵沉淀;如果硫酸和硫酸亞鐵的摩爾比大于0.50時(shí)， 就得不到聚合硫酸鐵，而是含有游離酸的硫酸鐵;所W需將硫酸和硫酸亞鐵的摩爾比控制 在0.31~0.50范圍內(nèi)。由于硫酸亞鐵和氯酸鐘的氧化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此反應(yīng)溫度越高， 越利于反應(yīng)的進(jìn)行。但過(guò)高的溫度不僅增加了能源的消耗，對(duì)設(shè)備的要求也很高，所W宜將 反應(yīng)的溫度控制在60°C左右。氧化反應(yīng)時(shí)間約為3小時(shí)。為了保證氧化反應(yīng)的順利進(jìn)行需將 氯酸鐘化C1化)與亞鐵的物質(zhì)的量控制在0.3左右，并且要不斷的攬拌。
[0009] 本發(fā)明提供了一種無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法，W廢酸和廢鐵桶 (主要成分為化地3、Fe0和大量化)為原料，W氯酸鐘化C1化)為氧化劑，采用氧化、水解、聚合 等方法，不僅有效地利用了工業(yè)廢酸和廢鐵(主要是將廢鐵桶粉碎后的鐵屑），避免了二次 污染；同時(shí)還解決了其他生產(chǎn)方法產(chǎn)率低、氧化劑、催化劑用量大，生產(chǎn)過(guò)程中存在污染嚴(yán) 重的難題，具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了 廢治廢"的目的。
[0010]
【具體實(shí)施方式】： 實(shí)施例1: 一種W工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，該方法包括如下步驟： (一） W廢酸和廢鐵為原料進(jìn)行反應(yīng)得到二價(jià)鐵； W廢硫酸和廢鐵桶（主要成分為Fe2〇3、FeO和大量Fe)為原料，廢鐵桶經(jīng)粉碎，過(guò)80目 篩，制成廢鐵泥粉末，W利于與廢酸的反應(yīng)； 將廢鐵粉末與2倍重量的水及2.5倍重量的50%廢硫酸投人浸泡池，攬勻，浸泡，并每隔 半小時(shí)攬拌一次，得到二價(jià)鐵溶液，包括硫酸亞鐵和硫酸鐵，主要反應(yīng)為： FeO + 出S〇4 = FeS〇4 + 出0 (1) Fe + 出S〇4 = FeS〇4 + 出（2) Fe2〇3 + 3此S〇4 = Fe2(S〇4)3 + 3出0 (3) (二） W氯酸鐘為氧化劑進(jìn)行氧化反應(yīng)得到Ξ價(jià)鐵； 在溫度為60°C的條件下，向得到的二價(jià)鐵溶液中加入氧化劑氯酸鐘化C1化），氯酸鐘與 亞鐵的物質(zhì)的量比為0.3，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，得到Ξ價(jià)鐵溶液； 6 化 S04+KC103+3 此 S〇4---K3Fe2(S〇4)3+3 出 0+KC1 (4) (二)進(jìn)行水解反應(yīng)； 向得到的Ξ價(jià)鐵溶液中不斷的通入水蒸氣，并將溫度升至90~110°C，使Ξ價(jià)鐵離子和 氨氧根離子相互結(jié)合，發(fā)生水解反應(yīng)； 化3+ + 0『卓 Fe(0H)2+ 巧） Fe(0H)2+ + 〇!Γ 卓 Fe(0H)2+ (6) Fe(0H)2+ + 0『卓 Fe(0H)3 (7) (四）由低聚物向高聚物轉(zhuǎn)化的聚合過(guò)程，得到聚合硫酸鐵； mFe2(〇H)n(S〇4)3-n/2-? Fe2 ( OH ) η ( S〇4 ) 3-n/2 ] m ( 8 ) 當(dāng)固定氧化溫度為60°C，氧化劑氯酸鐘與亞鐵的物質(zhì)的量比為0. 3,反應(yīng)時(shí)間為3小 時(shí)，亞鐵的氧化率達(dá)到98. 29%。
[0011] 所述的廢鐵粉末的主要成分為化地3、Fe0和大量化。
[0012] 所述的廢酸中S〇42^日全鐵Fe濃度比控制在1.4,陳化時(shí)間為2小時(shí)。
[0013] 所述的廢酸與硫酸亞鐵的摩爾比控制在0.31~0.50范圍內(nèi)。
[0014] 實(shí)施例2: 一種所述的W工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，該方法包括如下步驟： (一）W廢酸和廢鐵為原料進(jìn)行反應(yīng)得到二價(jià)鐵； 將廢鐵粉末與相同重量的水及2倍重量的50%廢硫酸投人浸泡池，攬勻，浸泡，并每隔半 小時(shí)攬拌一次，得到二價(jià)鐵溶液，包括硫酸亞鐵和硫酸鐵； (二）W氯酸鐘為氧化劑進(jìn)行氧化反應(yīng)得到Ξ價(jià)鐵； 在溫度為60°C的條件下，向得到的二價(jià)鐵溶液中加入氧化劑氯酸鐘，氯酸鐘與亞鐵的 物質(zhì)的量比為0.3，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，得到Ξ價(jià)鐵溶液； (二)進(jìn)行水解反應(yīng)； 向得到的Ξ價(jià)鐵溶液中不斷的通入水蒸氣，并將溫度升至90~110°C，使Ξ價(jià)鐵離子和 氨氧根離子相互結(jié)合，發(fā)生水解反應(yīng)； (四）由低聚物向高聚物轉(zhuǎn)化的聚合過(guò)程，得到聚合硫酸鐵； 當(dāng)固定氧化溫度為60°C，氧化劑氯酸鐘與亞鐵的物質(zhì)的量比為0.3,反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)， 亞鐵的氧化率達(dá)到94. 70%。
[0015] 所述的廢鐵粉末的主要成分為化地3、Fe0和大量化。
[0016] 所述的廢酸中S〇42^日全鐵Fe濃度比控制在1.4,陳化時(shí)間為2小時(shí)。
[0017] 所述的廢酸與硫酸亞鐵的摩爾比控制在0.31~0.50范圍內(nèi)。
[001引實(shí)施例3: 一種所述的W工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，該方法包括如下步驟： (一） W廢酸和廢鐵為原料進(jìn)行反應(yīng)得到二價(jià)鐵； 將廢鐵粉末與2.5倍重量的水及2倍重量的50%廢硫酸投人浸泡池，攬勻，浸泡，并每隔 半小時(shí)攬拌一次，得到二價(jià)鐵溶液，包括硫酸亞鐵和硫酸鐵； (二） W氯酸鐘為氧化劑進(jìn)行氧化反應(yīng)得到Ξ價(jià)鐵； 在溫度為40°C的條件下，向得到的二價(jià)鐵溶液中加入氧化劑氯酸鐘，氯酸鐘與亞鐵的 物質(zhì)的量比為0.2，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，得到Ξ價(jià)鐵溶液； (二)進(jìn)行水解反應(yīng)； 向得到的Ξ價(jià)鐵溶液中不斷的通入水蒸氣，并將溫度升至90~110°C，使Ξ價(jià)鐵離子和 氨氧根離子相互結(jié)合，發(fā)生水解反應(yīng)； (四）由低聚物向高聚物轉(zhuǎn)化的聚合過(guò)程，得到聚合硫酸鐵； 當(dāng)固定氧化溫度為40°C，氧化劑氯酸鐘與亞鐵的物質(zhì)的量比為0. 2,反應(yīng)時(shí)間為3小 時(shí)，亞鐵的氧化率達(dá)到91. 46%。
[0019] 所述的廢鐵粉末的主要成分為化地3、Fe0和大量化。
[0020] 所述的廢酸中S〇42^日全鐵Fe濃度比控制在1.4,陳化時(shí)間為2小時(shí)。
[0021] 所述的廢酸與硫酸亞鐵的摩爾比控制在0.31~0.50范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種以工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，其特征是：該方法包括如下 步驟： (一） 以廢酸和廢鐵為原料進(jìn)行反應(yīng)得到二價(jià)鐵； 將廢鐵粉末、水及50%廢硫酸以1:1~2.5 : 2~2.5的重量比投入浸泡池中，攪勻，浸泡，并 每隔半小時(shí)攪拌一次，得到二價(jià)鐵溶液，包括硫酸亞鐵和硫酸鐵； (二） 以氯酸鉀為氧化劑進(jìn)行氧化反應(yīng)得到三價(jià)鐵； 在溫度為40~60°C的條件下，向得到的二價(jià)鐵溶液中加入氧化劑氯酸鉀，氯酸鉀與亞鐵 的物質(zhì)的量比為〇. 2~0.3，反應(yīng)時(shí)間為2~3小時(shí)，得到三價(jià)鐵溶液； (二)進(jìn)行水解反應(yīng)； 向得到的三價(jià)鐵溶液中不斷的通入水蒸氣，并將溫度升至90~IHTC，使三價(jià)鐵離子和 氫氧根離子相互結(jié)合，發(fā)生水解反應(yīng)； (四）由低聚物向高聚物轉(zhuǎn)化的聚合過(guò)程，得到聚合硫酸鐵。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，其特征是： 所述的廢鐵粉末的主要成分為Fe2O 3、FeO和大量Fe。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，其特征 是:所述的廢酸中S〇42_和全鐵Fe濃度比控制在1.4，陳化時(shí)間為2小時(shí)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的以工業(yè)廢酸和廢鐵為原料生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法，其 特征是:所述的廢酸與硫酸亞鐵的摩爾比控制在〇. 31~0.50范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】C02F1/52GK105948210SQ201610540633
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】馮樹(shù)元, 趙佳英, 毛士良, 張瑞林, 孟祥娟, 孫競(jìng)妍, 于文海, 李淑梅, 楊炳東
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