CN106241890A - 一种聚合硫酸铁的生产方法 - Google Patents

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韩晓刚
李雪峰
赵佳
蒋晓春
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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Abstract

本发明涉及聚合硫酸铁生产技术领域，具体涉及一种聚合硫酸铁的生产方法。所述生产方法为：将钢管厂或拉管厂的酸洗废液与硫酸、七水硫酸亚铁按照一定比例投入反应容器内，搅拌配料混合均匀后，通入臭氧作为氧化剂，加入适量的硫代硫酸钠辅助，进行反应，即制得所述聚合硫酸铁。本发明不需要改变原有生产工艺，不需要改变原有的生产设备配置，反应效率至少能够提高30％以上，而且生产的产品纯度高，没有杂质和其他物质残留，混凝效果好。

Description

一种聚合硫酸铁的生产方法
技术领域
本发明涉及一种用于处理废水或污水等的无机高分子絮凝剂聚合硫酸铁(PFS)的生产方法，尤其涉及一种利用工业废酸制取聚合硫酸铁的方法。
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，但是环保技术的进步以及水处理行业的发展，聚氯化铝在水处理方面的缺点逐渐曝露出来。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从南京开始生产试验并投入工业化生产应用。尤其是去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。
现有技术中，生产聚合硫酸铁主要使用的是催化氧化法和直接氧化法。催化氧化法使用硝酸或者亚硝酸钠为催化剂，使用空气或者是纯氧为氧化剂进行生产，该方法虽然生产成本低，但是生产过程中会有少量的氮氧化物产生，在产品中也有杂质盐分带入成品；直接氧化法使用氯酸钠或双氧水，氯酸钠也会带入杂质盐分，双氧水生产虽然产品杂质少，但是本身的纯度较低，用量大，生产成本较高。
如专利CN100462309C中所述，虽然在反应过程中，发明人为了减少含氯氧化剂氯酸钠的使用量，后期也使用了臭氧，但是硫酸亚铁、浓硫酸、氯酸钠和水的反应过程是剧烈放热的。随着反应的进行，整个反应釜的液体处于不断升温的过程，臭氧稳定性会越来越差，当料液的温度高于50℃时，臭氧分解成氧气的效率是在常温条件下的5倍以上，一旦分解成氧气就很难再与反应体系中的亚铁进行反应，将会大大影响反应效率。而且按照专利CN100462309C中所述的物料配比，其成品还是含有0.5～1％以上的氯离子，还存有一定的金属腐蚀性。
发明内容
为了解决上述技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种反应效率高、产品纯度高的聚合硫酸铁的生产方法。
为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：
一种聚合硫酸铁的生产方法，将钢管厂或拉管厂的酸洗废液与硫酸、七水硫酸亚铁按照一定比例配制成浆料，泵入反应容器内，搅拌配料混合均匀后，通入臭氧作为氧化剂，加入适量的硫代硫酸钠，促进反应进行，即制得所述聚合硫酸铁。
所述酸洗废液、硫酸、七水硫酸亚铁的质量配比优选为1：0.04～0.06：0.60～0.65，最佳比例为1：0.05：0.62。
所述臭氧的通入量为聚合硫酸铁成品的2.5～3.5wt％，即每吨聚合硫酸铁成品通入约25～35Kg臭氧，以30Kg为最佳。
所述硫代硫酸钠加入量为：每吨浆料加0.8～1.5kg固体硫代硫酸钠或者是等固体质量的硫代硫酸钠溶液。
作为优选，所述酸洗废液中，以Fe2+计，亚铁质量含量为2～5％；以H2SO4计，酸质量含量≥3％。
与现有技术相比，本发明方法具有至少以下有益效果：
(1)采用钢管厂或拉管厂的酸洗废液为原料，按照一定比例进行配料，在生产过程中使用臭氧为氧化剂，该方法不需要改变原有生产工艺，不需要改变原有的生产设备配置，反应效率至少提高30％以上，而且生产的产品纯度高，除了引入0.1‰的钠离子之外，没有杂质和其他物质残留。完全规避了使用含氯氧化剂带来的影响。
(2)在反应过程中加入适量的硫代硫酸钠促进反应进行，克服了臭氧在一定温度下，稳定性变差，影响反应效率的问题。
(3)本发明能耗小，操作简单方便，生产成本低，不仅有效利用了工业废酸液，而且避免了对环境造成污染。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。
实施例1
在5L的1#实验釜中加入2.4kg酸洗废液，然后加入0.12kg98％硫酸、1.48kg的钛白粉厂副产硫酸亚铁，然后开启搅拌或循环泵，通入适量臭氧，加入适量的硫代硫酸钠，每隔五分钟取一次样PFS-1#，测定剩余的亚铁含量。
实施例2
在5L的2#实验釜中加入2.4kg酸洗废液，然后加入0.10kg98％硫酸、1.55kg的钛白粉厂副产硫酸亚铁，然后开启搅拌或循环泵，通入适量臭氧，加入适量的硫代硫酸钠，每隔五分钟取一次样PFS-1#，测定剩余的亚铁含量。
对比例3
在5L的3#实验釜中加入2.4kg酸洗废液，然后加入0.12kg98％硫酸，1.48kg的钛白粉厂副产硫酸亚铁，加入催化剂亚硝酸钠，然后开启搅拌或循环泵，同时通入纯氧，每隔五分钟取一次样PFS-3#，测定剩余的亚铁含量。
对比例4
按照专利CN100462309C中所述的比例，在5L的4#实验釜中加入3.335kg钛白粉厂副产硫酸亚铁，然后加入0.305kg98％硫酸，0.078kg的氯酸钠，搅拌均匀之后，通入臭氧，每隔五分钟取一次样PFS-4#，测定剩余的亚铁含量。
实施例1、实施例2、对比例3、对比例4的实验结果如下表1所示。
表1.本发明实施例及对比例的生产效率比较
注：1、表中“-”表示反应结束不再取样；
2、要求是5分钟取样测定一次，由于聚合硫酸铁国家标准要求还原性物质(以Fe2+计)≤0.1％即为合格，所以中间间隔三分钟取样检测一次。
由表1的实验数据可见：采用本发明方法，使用臭氧作为氧化剂，有助于提高反应效率至少30％以上。
用实施例1、实施例2得到的成品聚合硫酸铁PFS-1#、PFS-2#和对比例3、对比例4得到的成品聚合硫酸铁PFS-3#、PFS-4#，做混凝搅拌试验，结果如表2所示。
表2.本发明实施例和对比例得到的成品混凝搅拌对比试验
注：原水浊度61.2NTU，温度25℃。
通过表2的实验数据，表明使用本发明方法生产的产品混凝效果比传统的方法效果还要好。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种聚合硫酸铁的生产方法，其特征在于：将钢管厂或拉管厂的酸洗废液与硫酸、七水硫酸亚铁按照一定比例配制成浆料，泵入反应容器内，搅拌配料混合均匀后，通入臭氧作为氧化剂，加入适量的硫代硫酸钠，促进反应进行，即制得所述聚合硫酸铁。
2.如权利要求1所述的聚合硫酸铁的生产方法，其特征在于：所述酸洗废液、硫酸、七水硫酸亚铁的质量配比为1：0.04～0.06：0.60～0.65。
3.如权利要求2所述的聚合硫酸铁的生产方法，其特征在于：所述酸洗废液、硫酸、七水硫酸亚铁的质量配比为1：0.05：0.62。
4.如权利要求1所述的聚合硫酸铁的生产方法，其特征在于：所述臭氧的通入量为聚合硫酸铁成品的2.5～3.5wt％。
5.如权利要求4所述的聚合硫酸铁的生产方法，其特征在于：所述臭氧的通入量为聚合硫酸铁成品的3wt％。
6.如权利要求1所述的聚合硫酸铁的生产方法，其特征在于，所述硫代硫酸钠的加入量为：每吨浆料加0.8～1.5kg固体硫代硫酸钠或者是等固体质量的硫代硫酸钠溶液。
7.如权利要求1至6任一项所述的聚合硫酸铁的生产方法，其特征在于：所述酸洗废液中，以Fe2+计，亚铁质量含量为2～5％；以H2SO4计，酸质量含量≥3％。
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