CN102502883B - 从造纸污泥中回收铁并生产液体聚合硫酸铁的方法 - Google Patents

Abstract

一种从造纸污泥中回收铁并生产液体聚合硫酸铁(PFS)的方法按如下步骤进行：一是选择装饰纸生产厂的造纸污泥，二是将污泥干燥至含水率为1％-5％，粉碎至粒度≤120目的干粉，三是用150-170重量份干粉，溶于580-620份浓度为20％的硫酸中，90℃低速搅拌反应5h，降至常温再高速离心、去沉淀物，得上层清液即为含铁滤液，四是用240-260NaClO₃，重量份含铁滤液、30-40重量份废铁屑和12-15重量份NaClO₃，55℃下反应4h即制得PFS。本方法回收铁的含量高，生产出的PFS符合国标一等产品的性能指标、生产工艺简单，成本低，只需进行一次酸溶即可完成回收污泥中的铁。

Description

从造纸污泥中回收铁并生产液体聚合硫酸铁的方法

技术领域

本发明涉及一种从造纸污泥中尤其是从装饰纸厂的造纸污泥中回收并生产液体聚合硫酸铁(PFS)的方法。

背景技术

造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一。据统计，我国造纸业总排水量仅次于化工与钢铁，位居工业部门排放量的第三位。造纸废水产泥量大，一般是同等规模市政污水处理厂的5-10倍。随着《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)实施，造纸废水的处理率和处理深度进一步提升，造纸污泥产量急剧增加。因此，造纸污泥的无害化处理与处置已成为继造纸废水后又一个亟待解决的环境问题。传统的处理处置方法主要为填埋或焚烧。填埋法简便易行，但需要占用大量土地，而且若处理不当，容易引发地下水、土壤等二次污染问题，焚烧可以有效地实现污泥的减量化，但焚烧一次性投资和处理成本往往较高，且焚烧烟气需进一步处理。因此，依据循环经济理念，利用污泥中的有效成分生产高附加值产品，从而实现造纸污泥的资源利用已成为当前社会的一个研究热点。

造纸污泥按来源分为生物污泥，碱回收白泥和脱墨污泥。目前资源化利用研究主要集中于碱回收白泥和脱墨污泥。按照利用的有效成分，造纸污泥的资源化利用技术概括起来，主要可以分为3类：利用造纸污泥中的无机成分碳酸钙制备人造沸石、造纸填料及建筑材料等；利用有机成分纤维素生产活性炭、乙醇、乳酸等；综合利用无机和有机成分，如利用造纸污泥作土壤改良剂、作填充剂生产防水卷材、水泥等。而对于生物污泥的资源化利用报道较少。生物污泥是造纸废水处理过程中产生的沉淀物质。根据近年来对多个造纸厂的调研表明，部分特种纸如装饰纸生产过程中添加氧化铁红对纸张进行着色，使得造纸废水中含有一定量的氧化铁红，经过混凝沉淀处理后，这部分铁最终沉积在生物污泥中。取样测定结果表明，这类生物污泥中铁浓度在8％一10％。因此，通过化学手段对生物污泥中的铁进行回收制备液体聚合硫酸铁(PFS)产品，对于实现生产污泥中铁的资源化利用具有重要的意义。

PFS是一种新型无机高分子絮凝剂，具有水解速度快、比表面积大、絮凝体密度大、适用pH范围广等特点，能有效地去除水中悬浮物、有机物、硫化物、重金属离子等杂物，具有脱色、除臭、破乳化及污泥脱水等功能，因而广泛用于工业废水、城市污水、工业用水以及生活饮用水的净化处理。本项技术立足于废物的资源循环利用，从造约污泥中酸浸出铁离子，经直接氧化后制得液体聚合硫酸铁絮凝剂。工艺流程简单，操作方便，制备成本低廉，具有良好的经济效益和发展前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种从造纸污泥中回收铁并生产液体聚合硫酸铁(PFS)的方法。

解决该技术问题采用的技术方案是：本从造纸污泥中回收铁并制备液体聚合硫酸铁的方法按下列步骤进行：

(1)造纸污泥的选择：选用富含铁红颜料的装饰纸厂的造纸污泥；

(2)造纸污泥干粉的制作：将造纸污泥干燥至含水率为1％一5％、粉碎成粒径≤120目的干粉；

(3)含铁滤液的提取：用步骤(2)制成的造纸污泥干粉150-170重量份，溶于580-620重量份浓度为20％的硫酸中，90℃温度条件下低速搅拌反应5h，冷却至常温，再高速离心分离，去沉淀物，得上层清液即含铁滤液。

(4)液体聚合硫酸铁的制得：用步骤(3)制得的含铁滤液240-260重量份，加上30-40重量份废铁屑，用12-15重量份的NaClO₃进行氧化反应，55℃下反应4h，制得液体聚合硫酸铁。

本发明的有益效果是从富含铁的装饰纸生产污泥中回收铁，回收率高，直接用于生产PFS，工艺简单、生产快捷、成本低廉，且PFS又可直接用于作絮凝剂，能达到国标一等品指标要求，资源化利用效果好。

附图说明

图1为本PFS絮凝剂与市售聚合氯化铝(PAC)对某校园生活污水的浊度去除效果对比图。

图2为本PFS絮凝剂与市售PAC对某校园生活污水的CODc_r去除率对比图。

图3为本PFS絮凝剂与市售PFS及市售PAC对某造纸废水的浊度去除效果对比图。

图4为PFS絮凝剂与市售PFS及市售PAC对某造纸废水的CODc_r去除率对比图。

具体实施方式

本发明下面结合实施例，并参照附图予以详述：用造纸污泥经硫酸提取含铁滤液再用氯酸钠反应生成液体聚合硫酸铁的化学反应式是：6FeSO₄+NaClO₃+3H₂SO₄＝3Fe₂(SO₄)₃+NaCl+3H₂O，在含铁滤液中加入合理比例的废铁屑，是为了制成的液体聚合硫酸铁中的铁含量达到国标的要求，成为一种合格的絮凝剂(PFS)。

下面将各原料及其重量份配比值按八项实施例列于下表：

实施例1：按表中实施例1对应原料及其重量份配比值，分两步反应，第一步是用硫酸从造纸污泥干粉中提取含铁滤液，第二步是再从含铁滤液及废铁屑用氯酸钠氧化制得PFS。具体方法是用150份造纸污泥干粉溶于浓度为20％(重量)的580份硫酸中，90℃中120r/min转速搅拌反应5h，冷却至常温，再3500r/min转速中离心分离，去沉淀物，提取上层清液即得含铁滤液，再用240份该含铁滤液，加上30份废铁屑，12份氯酸钠，55℃下反应4h，即制成液体聚合硫酸铁(PFS)。

其余实施例2-8分别按表中对应实施例所列出的原料及其重量份配比值，与实施例1相同方法制得PFS，其中以实施例1-3优选。

按实施例2制得的PFS，经测定，全铁含量为11.12％，盐基度为13.33％，其中三价铁为11.07％，二价铁为0.05％，密度为1.461g/mL，pH为2.4，不溶物含量＜0.3％，符合国内PFS性能指标一等品的规定。

现将用本PFS絮凝剂与市售的聚合氯化铝(PAC)对生活污水浊度去除与CODc_r去除率的对比试验结果，以及用本PFS与市售的PFS同作与上述相同的对比试验结果，分别用图1-4表示出来(参见附图)。采用实施例2制得的PFS絮凝剂对某校园生活污水进行处理，并与市售PAC的处理效果进行对比，其结果如图1和图2所示。该生活污水原水CODc_r为272mg/L、浊度为110NTU。取500ml水样置于1000ml烧杯中，分别加入等量PFS和PAC，快速搅拌60s后慢速搅拌10min，静置30min，用针筒抽取上清液，测定其CODc_r和浊度。

从图1、图2可见，当絮凝剂投加量在9mg·L^-1以上时，本PFS对生活污水浊度的降低率明显优于PAC。当絮凝剂投加量小于12mg·L^-1时，PFS对生活污水CODc_r的去除率高于PAC；絮凝剂投加量在12mg·L^-1以上时，两者的CODc_r去除效果无明显区别。

用实施例2制得的PFS、及市售PFS和市售PAC分别对造纸废水浊度和CODc_r的去除效果进行对比试验，试验结果如图3和图4所示。该造纸废水原水的CODc_r为226mg·L^-1，浊度为109NTU。试验方法同上。

从图3可知，本PFS和市售PFS对造纸废水浊度均有良好的去除效果，其效果比市售PAC好，在投加量为20-55mg·L^-1时，其浊度去除效果无明显区别。

从图4可知，废水CODc_r的去除率均随着絮凝剂的投加量增加呈现先升高后降低的趋势，在投加量为10-55mg ·L^-1之间时，本PFS、市售PFS、市售PAC的最佳投加量分别为36mg·L^-1，36mg·L^-1，26mg·L^-1，其去除率分别为80％、80％、55％。

Claims (1)

1.一种从造纸污泥中回收铁并制备液体聚合硫酸铁的方法，其特征是按下列步骤进行：

(1)造纸污泥的选择：选用富含铁红颜料的装饰纸厂的造纸污泥；

(2)造纸污泥干粉的制作：将造纸污泥干燥至含水率为1％-5％、粉碎成粒径≤120目的干粉；

(3)含铁滤液的提取：用步骤(2)制成的造纸污泥干粉150-170重量份，溶于580-620重量份浓度为20％的硫酸中，90℃温度条件下低速搅拌反应5h，冷却至常温，再高速离心分离，去沉淀物，得上层清液即含铁滤液；

(4)液体聚合硫酸铁的制得：用步骤(3)制得的含铁滤液240-260重量份，加上30-40重量份废铁屑，用12-15重量份的NaClO₃进行氧化反应，55℃下反应4h，制得液体聚合硫酸铁。

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