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双氧水氧化法制备聚合氯化硫酸铁工艺

  • 目前,现有污水处理行业中,需用大量的无机絮凝剂,利用无机絮凝剂将污水中的污泥进行凝聚,使污泥沉降,实现对污水的净化。上述无机絮凝剂包括:铝盐絮凝剂和铁盐絮凝剂,铝盐絮凝剂和铁盐絮凝剂在污水处理过程中存在如下缺陷:用铝盐絮凝剂处理后的水残留铝,对人体带来的严重危害及铝的生物毒;用铁盐(聚合硫酸铁、三氯化铁)絮凝剂混凝效果差,产品性能不好。
    为克服上述缺陷,现有技术中使用无机高分子絮凝剂,如用聚合氯化硫酸铁作污水处理。聚合氯化硫酸铁作为水处理剂是具有以下优点:①适用水质的pH范围广,pH在4-11范围内均能达到净化效果。②使用聚合氯化硫酸铁处理剂由于该产品密度较铝盐大,反应后的沉淀物紧密,污泥量明显少于铝系列混凝剂。③混凝反应迅速,沉降速度快,水与泥容易澄清分离。④产品对被处理水的温度、浊度、碱度等变化适应性强。⑤价格相对较低廉。本产品在国内有较大的商业市场。
  • 目前,现有技术制备聚合氯化硫酸铁的工艺都离不开氧化法,通常采用的是催化剂空气(氧气)氧化法和氯酸钠氧化法。
    采用催化剂空气(氧气)氧化法制备聚合氯化硫酸铁的工艺包括:在搅拌的状态下向反应罐内加入盐酸酸洗废液或工业副产盐酸,然后加入经过计算好的7水硫酸亚铁并加入亚硝酸钠催化剂,在1.0-1.3个标准大气压下持续通入氧气,反应温度控制在90±5℃,持续反应4小时,即可达到反应终点。采用催化剂氧气氧化法存在的缺点是:①投资大,同等生产能力水平需要更大的反应设备,即需要反应温度能达到90±5℃的加热设备,正压操作对反应罐要求高;②需要向系统中添加催化剂,亚硝酸钠是一种有毒的并有致癌型的盐类;③反应时间长。
    采用氯酸钠氧化法制备聚合氯化硫酸铁的工艺包括:在搅拌的状态下向反应罐内加入盐酸酸洗废液或工业副产盐酸,然后加入经过计算好的7水硫酸亚铁,加入需要量的氯酸钠,反应时间5-20分钟,即可达到反应终点。采用氯酸钠氧化法存在的缺点是:①氯酸钠是一种无机盐,氧化反应后产生的的氯化钠及剩余的氯酸钠将留在产品系统内,产品带有刺激性臭味,影响产品质量。②反应过程中有极难忍受的刺激性臭味产生,污染环境和伤害人体健康。③氯酸钠的等效价格比双氧水高。
  • 为克服上述技术的不足,提供一种用工业的副产品作原料,用简便的双氧水氧化制备聚合氯化硫酸铁工艺,实现操作简便,反应时间短,具有环保型的一种用双氧水氧化制备聚合氯化硫酸铁的工艺。
    解决上述技术问题的技术方案是:用双氧水氧化制备聚合氯化硫酸铁的工艺,所述用双氧水氧化制备聚合氯化硫酸铁的工艺按如下步骤进行:①在搅拌的状态下将7水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)加入反应罐内,并加入盐酸(HCl)浓度多25%的工业副产盐酸,所述7水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)含量≥90%;②将过氧化氢(H2O2)含量为30-35%的双氧水缓慢均匀加入上述步骤①中所述的反应罐内,反应罐温度控制为50-75℃,反应时间为40-80分钟,双氧水应在全部反应时间的70-80%时间段内均匀地全部加完;③将浓度为5%的氢氧化钠(NaOH)溶液缓慢均匀加入上述步骤②中所述的反应罐内,生成聚合氯化硫酸铁产品,该聚合氯化硫酸铁产品的碱化度为8%-14%;④将上述步骤③反应罐内的聚合氯化硫酸铁产品放入老化槽中熟化10天,并将聚合氯化硫酸铁产品的化学指标调整到所需值。
    本工艺原料中的7水硫酸亚铁利用钛涂料工业的副产品、盐酸利用工业副产品盐酸,因此本工艺原料来源即环保又广泛。使用上述工业副产品制得,具有投资少、见效快、能达到工业废弃物零排放、高附加值、成本低,具有环保化工等优点的无机净水剂。
    采用双氧水氧化,工艺无催化剂,没有其他离子成分进入体系,其工艺操作简便,控制容易,反应时间短,设备投资少。
  • 具体实施方式
    下面对本发明的实施例进一步详述。
    一种用双氧水氧化制备聚合氯化硫酸铁,用双氧水氧化制备聚合氯化硫酸铁的工艺按如下步骤进行:
    ①在搅拌的状态下将7水硫酸亚铁(FeSO4·7H20)加入反应罐内,并加入盐酸(HCl)浓度≥25%的工业副产盐酸,所述7水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)含量多90%;②将过氧化氢(H2O2)含量为30-35%的双氧水缓慢均匀加入上述步骤①中所述的反应罐内,反应温度控制为50-75℃,反应时间为40-80分钟,双氧水应在全部反应时间的70-80%时间段内均匀地全部加完;③将浓度为5%的氢氧化钠(NaOH)溶液缓慢均匀加入上述步骤②中所述的反应罐内,生成聚合氯化硫酸铁产品,该聚合氯化硫酸铁产品的碱化度为8%-14%;
    ④将上述步骤③反应罐内的聚合氯化硫酸铁产品放入老化槽中熟化10天,并将聚合氯化硫酸铁产品的化学指标调整到所需值。
    所述反应罐是耐腐蚀并带有搅拌器及冷却水夹套的反应器。所述7水硫酸亚铁是钛涂料工业的副产品。
    本发明工艺采用双氧水作为氧化剂制备聚合氯化硫酸铁,由于双氧水的主要成分为过氧化氢H2O2,过氧化氢H2O2属于强氧化剂。在酸性溶液中过氧化氢H2O2可以快速地将Fe2+氧化为Fe3+。其反应式如下:
    2Fe2+ + H2O2 + 2H+ =2Fe3+ + 2H2O + Q(Q表示反应过程产生的热量)
    从上述反应方程式中得知,由于该化学反应的最终产物是Fe3+和水,最后产品即使使聚合氯化硫酸铁的水溶液,不产生任何其他离子的污染,保证了聚合氯化硫酸铁的水溶液产品的质量。
    上述2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O + Q反应的反应速度和现有技术中用氯酸钠氧化法制备聚合氯化硫酸铁工艺的反应速度相近。但是当反应进行得太剧烈时,将产生大量的反应热,造成系统温度升高,致使氧化剂H2O2快速分解挥发。为了提高双氧水的利用率,通过控制双氧水的加入速度来控制反应速度,同时用冷却水降低温度,避免双氧水的损失。
    综上所述,本发明工艺是利用两种其他工业的副产品作原料,通过双氧水氧化制备聚合氯化硫酸铁,克服现有技术中的缺点,经本发明加工处理后产生一种优秀的污迹水处理絮凝剂,提高了原有原料的附加值。下面更具体说明本发明工艺过程:
    一、选用如下原料:
    1)7水硫酸亚铁FeSO4·7H2O:选用钛涂料厂的副产品,所述7水硫酸亚铁FeSO4·7H2O含量≥90%;用量:500-600kg;
    2)双氧水:过氧化氢H2O2含量为30-35%,用量:100-175kg;
    3)工业副产盐酸:盐酸HCl含量≥25%,用量:110-180kg;
    4)氢氧化钠NaOH:浓度为5%氢氧化钠NaOH水溶液,用量:50-100L工艺操作步骤如下:
    ①在搅拌的状态下将7水硫酸亚铁FeSO4·7H2O加入到耐腐蚀并带有搅拌器及冷却水夹套的反应器中,再加入工业副产盐酸并开动搅拌器;
    ②往上述步骤①中所述的反应罐内缓慢均匀加入双氧水,反应罐温度控制在50-75℃,反应40-80分钟。双氧水应在全部反应时间的70-80%时间段内均匀地全部加完;
    ③将浓度为5%的氢氧化钠NaOH溶液缓慢均匀加入上述步骤②中所述的反应罐内生成聚合氯化硫酸铁产品,该聚合氯化硫酸铁产品的碱化度为8%-14%;
    ④将上述步骤③反应罐内的聚合氯化硫酸铁产品放入老化槽中熟化10天,并将聚合氯化硫酸铁产品的化学指标调整到所需值。
    所述熟化过程是:将每一次生产的聚合氯化硫酸铁水溶液统一放入一个大储槽内静置储存一定时间。使不同的批次的产品在熟化储槽内充分混合、静置,这样能使产品质量均匀稳定。通过静置过程固体杂质被沉淀清除,聚合水解反应进行得更加彻底,使聚合氯化硫酸铁产品的整体质量得到保证。
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