CN101671054B - 一种聚合氯化铁净水剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚合氯化铁净水剂及其制备方法和应用。该方法包括步骤：(1)物料投配：将盐酸溶液加热至35～95℃，搅拌下连续加入氢氧化氢氧化铁污泥；所述氢氧化氢氧化铁污泥与盐酸溶液的质量比为1∶1～1∶5；(2)强制酸溶聚合反应：在80～110℃下保温，搅拌条件下进行聚合反应3～6h；(3)静置熟化：静置熟化24～72h，得到聚合氯化铁净水剂。本发明利用钢铁酸洗厂清洗水碱中和压滤脱水后的氢氧化铁污泥和盐酸溶液为原料制备聚合氯化铁净水剂，实现钢材厂废物资源化及综合循环利用，成本低廉，工艺简单。
Description
技术领域
本发明属于钢铁行业环保技术处理领域，特别涉及一种利用钢铁厂酸洗清洗水碱中和压滤脱水后的氢氧化铁污泥制备聚合氯化铁净水剂的方法。
背景技术
钢材表面都有一层氧化皮，一般是由Fe2O3、Fe3O4或FeO构成的。因此，在钢铁制品深加工过程中，经常需要使用盐酸或硫酸进行钢材表面的酸洗以除去各种铁氧化物。酸洗到一定程度之后，钢材表面需用冷水和热水清洗，彻底除去酸洗工艺残留于钢材表面的酸液，以备钢材后续深加工应用。在上述钢材表面处理过程中利用盐酸或硫酸酸洗会产生一种含铁废酸，被国家环保部界定为危险废物HW34废酸，该含铁废酸需要有资质单位专业回收处理或处置。在清洗工段产生的则是普通低浓度酸性废水，该酸性废水还有微量盐酸或硫酸及少量的亚铁离子，酸性废水现有处理工艺一般通过添加廉价石灰中和-曝气氧化-压滤机脱水处理得到氢氧化铁污泥及可回用的清水。氢氧化铁污泥往往被送往城市垃圾厂填埋作为最终处置方式，这不仅要向填埋厂交纳固体废物处置费、运输费，而且浪费了大量的铁资源。发明人结合自身多年的资源化研究成果，创造性提出利用钢材酸洗厂氢氧化铁污泥制备聚合氯化铁净水剂工艺技术方法，充分利用了钢铁酸洗工艺清洗水碱中和污泥中铁资源，真正实现废物变废为宝，具有很好的经济效益、社会效益和环境效益。
关于聚合氯化铁制备已有许多专利：如CN99102960.7、CN200510101065.6、CN99102959.3、CN200810032157.7、CN200710057281.4、CN200710056853.7等以及大量的文献报道，然而这些专利和文献报道均为传统聚合氯化铁制备工艺，利用钢铁酸洗工艺清洗水碱中和氢氧化铁污泥酸溶一步法制备聚合氯化铁净水剂工艺技术却未见报道。
发明内容
针对制备聚合氯化铁净水剂现有技术中存在生产工艺复杂、需添加价格昂贵的催化氧化剂、生产原料价格高等缺点，本发明的首要目的在于提供一种利用钢铁厂酸洗清洗水碱中和压滤脱水后的氢氧化铁污泥和盐酸为原料制备液体聚合氯化铁净水剂的方法。
本发明的又一目的在于提供一种上述方法制备的聚合氯化铁净水剂。
本发明的再一目的在于提供上述聚合氯化铁净水剂的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种制备聚合氯化铁净水剂的方法，包括以下操作步骤：
(1)物料投配：将质量百分比浓度为15％～35％的盐酸溶液投入配备酸雾回收净化系统的耐酸反应池，利用蒸汽将盐酸溶液加热至35～95℃，在搅拌条件下连续加入氢氧化铁污泥；所述氢氧化铁污泥与盐酸溶液的质量比为1∶1～1∶5；
(2)强制酸溶聚合反应：在80～110℃下保温，在搅拌条件下进行聚合反应3～6h；
(3)静置熟化：静置熟化，得到液体聚合氯化铁净水剂。
步骤(1)所述氢氧化铁污泥取自钢铁厂酸洗清洗水碱中和压滤脱水后的氢氧化铁污泥。
步骤(1)和步骤(2)所述搅拌的速度为50～350r/min。
步骤(1)所述氢氧化氢氧化铁污泥中三价铁离子质量百分含量25％～45％，亚铁离子质量百分含量＜0.01％。
步骤(3)所述静置熟化的时间为24～72h。
一种根据上述方法制备的聚合氯化铁净水剂。
上述的聚合氯化铁净水剂可应用于自来水厂河水净化处理、城市污水处理厂综合污水混凝沉淀预处理，可以显著降低水质的浊度、色度、悬浮物、溶解性有机物CODcr。
本发明的原理：盐酸与氢氧化铁污泥在加热条件下酸溶反应生成三氯化铁的方程式：
3HCl+Fe(OH)3→FeCl3+3H2O
三氯化铁与氢氧化铁污泥在加热条件下强制聚合生成聚合氯化铁的化学反应式：
FeCl3+Fe(OH)3→[Fe2(OH)nCl6-n]m+H2O
本发明相对现有技术具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明利用钢铁酸洗厂清洗水碱中和压滤脱水后的氢氧化铁污泥和盐酸溶液为生产原料；氢氧化铁污泥为帮助钢铁酸洗厂处理固体废物的项目，因此可以收取钢铁酸洗厂一定量服务费，即制备聚合氯化铁净水剂铁原料不仅不用花钱还可以收费，降低了药剂制造成本，也节省废水处理及污泥脱水用药剂成本，并有利于聚合氯化铁净水剂的推广应用。
(2)利用氢氧化铁污泥中铁制备聚合氯化铁净水剂，为氢氧化铁污泥处置提供了新的工艺技术，属于废物再利用，真正实现了变废为宝的目的，实现钢材厂废物资源化及综合循环利用，有利于更好推进清洁生产。
(3)本发明所用原料只含有微量的亚铁离子，因此无需添加价格昂贵的催化氧化剂将亚铁离子氧化为高价铁离子，再次节省了产品制造成本。
(4)本发明的聚合促进剂即为氢氧化铁污泥。
(5)本发明工艺简单，操作简单，通过控制好物料配比即可在同一个耐酸反应池中完成酸溶聚合反应，制备混凝絮凝性能优良的聚合氯化铁净水剂。
(6)氢氧化铁污泥活性高，主要成分为氢氧化铁及水，能够99.9％溶出，因此酸溶聚合反应后溶液无需压滤工艺，经静置熟化调整含量即得到成品液体聚合氯化铁净水剂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。
实施例1
称取质量百分比浓度为20％的盐酸溶液220质量份置于配备酸雾回收净化系统的耐酸反应池，先将盐酸溶液利用蒸汽预热到50℃，在转速为150r/min强烈搅拌条件下加入100质量份三价铁离子质量百分含量为25％的氢氧化铁污泥；保温98℃，在转速为50r/min搅拌条件下条件反应5h；静置熟化24h，得到盐基度为11.5％的液体聚合氯化铁净水剂产品。
实施例2
称取质量百分比浓度为15％的盐酸溶液500质量份置于配备酸雾回收净化系统的耐酸反应池，先将盐酸溶液利用蒸汽预热到65℃，在转速为250r/min强烈搅拌条件下加入100质量份三价铁离子质量百分含量为35％的氢氧化铁污泥，保温105℃，在转速为350r/min搅拌条件下反应3h，静置熟化36h，得到盐基度7.2％液体聚合氯化铁净水剂产品。
实施例3
称取质量百分含量为35％盐酸溶液330份置于配备酸雾回收净化系统的耐酸反应池，先将盐酸溶液利用蒸汽预热到35℃，在转速为350r/min强烈搅拌条件下加入100份三价铁离子质量百分含量为40％的氢氧化铁污泥，保温110℃，在转速为250r/min搅拌条件下反应4h，静置熟化72h，得到盐基度18.4％液体聚合氯化铁净水剂产品。
实施例4
称取质量百分比浓度为25％的盐酸溶液100质量份置于配备酸雾回收净化系统的耐酸反应池，先将盐酸溶液利用蒸汽预热到95℃，在转速为50r/min强烈搅拌条件下加入100质量份三价铁离子质量百分含量为45％的氢氧化铁污泥；保温80℃，在转速为150r/min搅拌条件下反应6h；静置熟化55h，得到盐基度为11.5％的液体聚合氯化铁净水剂产品。
实施例5
利用本发明实施例1所得液体聚合氯化铁净水剂净化处理自来水厂的河水：所用搅拌设备为六联混凝实验专用搅拌器，待处理水样为西江河水，pH＝7.06，浊度NTU＝8度。
取待处理水样1000ml注入1L玻璃烧杯，在在转速为350r/min激烈快速搅拌条件下加入本发明液体聚合氯化铁净水剂0.05mL，此过程持续30s，然后进入50r/min慢搅拌反应5min，即有大量絮状物生成，静置沉淀15min，取上清液测pH＝7.05，剩余浊度NTU＝0.06度。
实施例6
利用本发明实施例1所得液体聚合氯化铁净水剂处理城市污水处理厂原水：所用搅拌设备为六联混凝实验专用搅拌器，待处理水样为城市污水厂原水，pH＝6.94，浊度NTU＝38度，CODcr＝210.5mg/L。
取待处理水样1000ml注入1L玻璃烧杯，在转速为350r/min激烈快速搅拌条件下加入本发明液体聚合氯化铁净水剂0.1mL，此过程持续30s，然后进入50r/min慢搅拌反应5min，即有大量絮状物生成，静置沉淀15min，取上清液测pH＝6.92，剩余浊度NTU＝2度，CODcr＝101.8mg/L。
上述制备实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种制备聚合氯化铁净水剂的方法，其特征在于包括以下操作步骤：
(1)物料投配：将质量百分比浓度为15％～35％的盐酸溶液置于耐酸反应池中，利用蒸汽加热盐酸溶液至35～95℃，在搅拌条件下连续加入氢氧化铁污泥；所述氢氧化铁污泥与盐酸溶液的质量比为1∶1～1∶5；所述氢氧化铁污泥中三价铁离子质量百分含量为25％～45％，亚铁离子质量百分含量＜0.01％；
(2)强制酸溶聚合反应：在80～110℃下保温，在搅拌条件下进行聚合反应3～6h；
(3)静置熟化：静置熟化，得到液体聚合氯化铁净水剂。
2.根据权利要求1所述的一种制备聚合氯化铁净水剂的方法，其特征在于：步骤(1)所述氢氧化铁污泥取自钢铁厂酸洗清洗水碱中和压滤脱水后的氢氧化铁污泥。
3.根据权利要求1所述的一种制备聚合氯化铁净水剂的方法，其特征在于：步骤(1)所述搅拌的速度为50～350r/min；步骤(2)所述搅拌的速度为50～350r/min。
4.根据权利要求1所述的一种制备聚合氯化铁净水剂的方法，其特征在于：步骤(3)所述静置熟化的时间为24～72h。
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