CN102515329A - 液体聚合硫酸铁的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种液体聚合硫酸铁及其生产方法，以废硫酸和废硫酸亚铁为主要原料，氯酸钠和过氧化氢为氧化剂，利用搅拌和氧化还原反应自身放热所产生的热量来溶解和氧化硫酸亚铁，然后加入少量稳定剂制得成品。本发明可在常温常压下进行，不需要加温加压，生产设备简单，而且充分合理的利用了废弃资源。
Description
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种液体聚合硫酸铁及其生产方法。
背景技术
近年来，由于国家对环境保护的重视，工业废水的排放标准也越发的严格，仅仅依靠传统絮凝剂已经很难达到废水的排放要求，尤其是针对污水处理过程中的后期深度处理，效果很不明显。聚合硫酸铁是近几年来发展起来的一种无机高分子絮凝剂，与传统絮凝剂相比，由于具有投加量少、适用pH范围广，杂质去除率高，脱色效果好等特点而被广泛关注。
公开号为CN1292355的专利，公开了一种用过氧化氢或氯酸钾作为氧化剂，碱性条件下制备固体聚合硫酸铁的方法，虽然工艺制造成本低，但是由于是碱性环境，过氧化氢容易转化为氢氧化物，引入新的杂质，而且这个工艺过程需要调节酸碱度和水洗等多步过程，步骤繁琐。
公开号为CN1109027A的专利，公开了一种以亚硝酸钠为催化剂，以硫酸亚铁、硫酸、水为主要原料，在加温加压以及充氧的条件下制得聚合硫酸铁的方法，但是，硝酸盐在该反应过程中容易产生氮氧化物，对环境造成污染，而且生产条件苛刻，生产设备复杂，反应条件不易控制且反应时间很长，能耗较大。
公开号为CN1421393A的专利，公开了一种以硫酸亚铁、硫酸、水为原料，以氯酸钠为氧化剂，高锰酸钾为催化剂制得液体聚合硫酸铁的方法，但是该方法中采用的高锰酸钾价格较高，生产成本较高，而且容易使得净化的水中重新引入锰离子，降低净化质量；同时该方法制得的液体聚合硫酸铁不稳定，净化水时的有效时间短，一般只能现用现配。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种成本低、生产过程简单，容易控制，无危害，稳定性好的液体聚合硫酸铁及其产方法。
本发明所述的液体聚合硫酸铁，按照重量百分比计，各组分的重量配比为：
废硫酸亚铁 30％-45％；
废硫酸 50％-65％；
氯酸钠 2％-9％；
过氧化氢 1％
稳定剂 1％-5％
其中，所述的稳定剂为磷酸盐类化合物。
因为最终制得的液体聚合硫酸铁以国标参数为准，所以各个组分的比例要控制在此相应范围内，过大或者过小量所产生的液体聚合硫酸铁都将不符合国标。
本发明采用过氧化氢与氯酸钠协同作用，在酸性条件下氧化废硫酸亚铁。在酸性条件下，H2O2的还原产物为H2O，氧化还原后产物为水，没有任何污染，也没有产生任何固体废物，提高了净化后水质质量，而且在反应过程中与氯酸钠协同作用，使反应速度大大加快。
为了克服现有的净水剂稳定性差，作用时效短的问题，本发明所述的液体聚合硫酸铁中还加入了稳定剂，所述的稳定剂为磷酸盐类化合物，发明人认为，磷酸盐化合物起到了增效协同的作用，试验中发现，只需要投加非常少量的磷酸盐化合物，就可以使得液体聚合硫酸铁稳定性增强，在净水处理时，作用时效增加，而且方便长时间储存，省去了现用现配的麻烦，经过发明人多次试验，优选价格较低的磷酸二氢铵或磷酸钠作为稳定剂。
本发明所述的废硫酸的质量分数为10-30％，主要来源于化工生产过程中产生的废酸，其中还含有少量亚铁离子。
本发明所述的废硫酸亚铁为固体，其中硫酸亚铁的质量分数为70-90％，市场上销售的工业级硫酸亚铁价格较贵，本发明采用化工生产的过程中产生的含量偏低的硫酸亚铁，不但可以降低成本，而且实现废物的回收再利用。
本发明还提供了该液体聚合硫酸铁的生产方法，其具体步骤为：将废硫酸、废硫酸亚铁、过氧化氢和氯酸钠按照比例依次加入反应器中，反应放热，待废硫酸亚铁完全溶解后，充分搅拌1-2h，降至室温，加入稳定剂即得成品。
在反应过程中，由于发生氧化还原反应，产生一定热量，使得整个反应过程中反应温度维持在55-90℃，从而保证了废硫酸亚铁的充分溶解，使得反应体系均一，而且反应过程也不再要需要任何额外的能量供应，节省了能源。
反应完毕，为了保证产品在室温下稳定，易于储存，向其中加入稳定剂，增强其稳定性。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)生产中所需主要原料均为废弃物，价格低廉，来源广泛，实现了对废弃物的充分合理利用，即以废治废。
(2)本发明在常温常压下进行，不需要加热加压，因此生产设备相当简单，便于操作且节约设备费用。
(3)本发明反应时间短，一步直接制得产品，快速方便，大大节约了能耗。
(4)本发明的产品稳定性好，使用方便，作用时间长，去除杂质、脱色的效果极佳，处理各种工业废水产生的矾花大且比用一般的聚合硫酸铁的沉降速度快。
(5)本发明采用氯酸钠和过氧化氢协同氧化作用，氧化能力增强，反应速度快，无污染，净水质量高。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于本实施例。
实施例1
一种液体聚合硫酸铁，按照重量百分比计，各组分的重量配比为：
废硫酸亚铁 45％；
废硫酸 50％；
氯酸钠 2％；
过氧化氢 1％
磷酸二氢铵 1％
废硫酸的质量分数为30％；废硫酸亚铁的质量分数为70％。
将废硫酸、废硫酸亚铁、过氧化氢和氯酸钠按照比例依次加入反应器中，反应放热，待废硫酸亚铁完全溶解后，充分搅拌1h，降至室温，加入磷酸二氢铵即得成品。
实施例2
一种液体聚合硫酸铁，按照重量百分比计，各组分的重量配比为：
废硫酸亚铁 35％；
废硫酸 55％；
氯酸钠 7％；
过氧化氢 1％
磷酸钠 2％
废硫酸的质量分数为20％；废硫酸亚铁的质量分数为80％。
将废硫酸、废硫酸亚铁、过氧化氢和氯酸钠按照比例依次加入反应器中，反应放热，待废硫酸亚铁完全溶解后，充分搅拌2h，降至室温，加入磷酸钠即得成品。
实施例3
一种液体聚合硫酸铁，按照重量百分比计，各组分的重量配比为：
废硫酸亚铁 30％；
废硫酸 60％；
氯酸钠 4％；
过氧化氢 1％
磷酸二氢铵 5％
废硫酸的质量分数为15％；废硫酸亚铁的质量分数为85％。
将废硫酸、废硫酸亚铁、过氧化氢和氯酸钠按照比例依次加入反应器中，反应放热，待废硫酸亚铁完全溶解后，充分搅拌1.2h，降至室温，加入磷酸二氢铵即得成品。
实施例4
一种液体聚合硫酸铁，按照重量百分比计，各组分的重量配比为：
废硫酸亚铁 30％；
废硫酸 65％；
氯酸钠 3％；
过氧化氢 1％
磷酸钠 1％
废硫酸的质量分数为10％；废硫酸亚铁的质量分数为90％。
将废硫酸、废硫酸亚铁、过氧化氢和氯酸钠按照比例依次加入反应器中，反应放热，待废硫酸亚铁完全溶解后，充分搅拌1.5h，降至室温，加入磷酸钠即得成品。
实施例5
一种液体聚合硫酸铁，按照重量百分比计，各组分的重量配比为：
废硫酸亚铁 39％；
废硫酸 50％；
氯酸钠 9％；
过氧化氢 1％
磷酸二氢铵 1％
废硫酸的质量分数为25％；废硫酸亚铁的质量分数为75％。
将废硫酸、废硫酸亚铁、过氧化氢和氯酸钠按照比例依次加入反应器中，反应放热，待废硫酸亚铁完全溶解后，充分搅拌1.8h，降至室温，加入磷酸二氢铵即得成品。
以某造纸企业的二沉池出水为对象，采用实施例1-5制得的聚合硫酸铁后，水处理效果如表1所示：
表1 净化前后水质对比
| 原水 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| COD值(mg/L) | 405 | 79 | 75 | 77 | 76 | 75 |
| pH值 | 7.2 | 3.28 | 3.70 | 4.87 | 4.73 | 4.25 |
由表1可以看出，应用本发明实施例1-5所述的净水剂后，其出水COD能稳定达到90mg/L以下标准。
比较例
一种液体聚合硫酸铁，按照重量百分比计，各组分的重量配比为：
废硫酸亚铁 39％；
废硫酸 51％；
氯酸钠 9％；
过氧化氢 1％
废硫酸的质量分数为25％；废硫酸亚铁的质量分数为75％。
将废硫酸、废硫酸亚铁、过氧化氢和氯酸钠按照比例依次加入反应器中，反应放热，待废硫酸亚铁完全溶解后，充分搅拌1.8h，降至室温，即得成品。将实施例5和比较例中制得的产品分别用于处理同样的污水(COD值405mg/L，pH值为7.2，每升水中加入液体聚合硫酸铁1.2ml)，其效果见表2。
表2 加入稳定剂前后产品的作用时间及效果
由表2可以看出，加入稳定剂的液体聚合硫酸铁的有效作用时间较长，2个月后水质的COD值含量仍然保持不变，而比较例中的液体聚合硫酸铁作用时间仅维持0.5个月，2个月后作用效果减弱，水质的COD值增大。
Claims (6)
1.一种液体聚合硫酸铁，其特征在于：按照重量百分比计，各组分的重量配比为：
废硫酸亚铁 30％-45％；
废硫酸 50％-65％；
氯酸钠 2％-9％；
过氧化氢 1％
稳定剂 1％-5％
其中，所述的稳定剂为磷酸盐类化合物。
2.根据权利要求1所述的液体聚合硫酸铁，其特征在于：所述的磷酸盐类化合物为磷酸二氢铵或磷酸钠。
3.根据权利要求1所述的液体聚合硫酸铁，其特征在于：所述的废硫酸的质量分数为10-30％。
4.根据权利要求1所述的液体聚合硫酸铁，其特征在于：所述的废硫酸亚铁的质量分数为70-90％。
5.生产权利要求1或2所述的液体聚合硫酸铁的方法，其特征在于：其具体步骤为：将废硫酸、废硫酸亚铁、过氧化氢和氯酸钠按照比例依次加入反应器中，反应放热，待废硫酸亚铁完全溶解后，充分搅拌1-2h，降至室温，加入稳定剂即得成品。
6.根据权利要求5所述的液体聚合硫酸铁的生产方法，其特征在于：反应温度为55-90℃。
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