CN102603015A - 一种利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法 - Google Patents

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王志巍
吕奋志
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Abstract

本发明公开了一种利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法。本发明包括如下步骤：(1)在反应罐中加入钢铁酸洗废液和稳定剂，充分搅拌均匀，得液料一；(2)在上述液料一中继续加入氯酸钠溶液，进行反应至其中的氯化亚铁的含量低于0.5％，得液料二；(3)在液料二中加入聚合引发剂，进行聚合反应，反应完毕即得聚合氯化铁产品。本发明利用钢铁酸洗废液制备聚合氯化铁，降低了钢铁工业酸洗废液的后处理成本，充分利用了资源；采用氯酸钠作为氧化剂，避免使用了氯气，形成良好生产环境，排除了安全隐患；本发明方法的工艺流程简单，设备投入低，适合工业化生产。

Description

一种利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法
技术领域
本发明属于工业废水处理领域，具体涉及一种利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法。
背景技术
在钢铁加工行业中，需要用盐酸溶液对钢铁件表面进行清洗，以除去其表面的铁锈。在酸洗过程中，盐酸溶液中的盐酸不断消耗，同时二价铁离子不断增加，直至该溶液失去清洗能力，此时产生的废液就是钢铁酸洗废液。该钢铁酸洗废液的主要成分是水、氯化亚铁、游离酸和少量杂质。由于其含酸含盐量大，不能直接排放，如果要中和排放，则需要大量的碱，并产生高浓度含盐废水和大量含盐污泥；若回收其中的盐酸，则能耗高，投资大，腐蚀严重且操作环境差。近年来对钢铁酸洗废液的应用主要是用其来制备聚合氯化铁。
聚合氯化铁(PFC)是一种无机高分子铁盐净水剂，其净水絮凝性能优于传统的净水剂，如三氯化铁、硫酸铝、聚氯化铝等，特别是在对低温、低浊、高浊水的处理中具有显著的除浊、除油、脱色、降低COD的能力，具有广阔的市场应用前景。现有技术中，聚合氯化铁的制备在生产中主要采用氯化亚铁通氯气的方法，该方法中使用的氯气为甲类剧毒化学品，工作环境高危高毒，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种安全无毒的利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法。
本发明的技术方案基于氯酸钠氧化聚合原理，即在酸性溶液中，采用氯酸钠把Fe2+氧化成Fe3+；通过聚合引发剂加速Fe3+发生部分水解，产生OH-进行交联，形成聚合氯化铁，其反应方程式如下：
ClO3 -+6Fe2++6H+→Cl-+6Fe3++3H2O
xFe3++yOH-+(6-y)Cl-→Fex(OH)yCl(6-y)
式中0≤y≤6，x≥2。
本发明的技术方案如下：
一种利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法，包括如下步骤：
(1)在反应罐中加入钢铁酸洗废液和稳定剂，充分搅拌均匀，得液料一；
(2)在上述液料一中继续加入氯酸钠溶液，进行反应至其中的氯化亚铁的含量低于0.5％，得液料二；
(3)在液料二中加入聚合引发剂，进行聚合反应，反应完毕即得聚合氯化铁产品。
在所述步骤(1)中，所述钢铁酸洗废液含有15～25％的氯化亚铁及5～12％的游离酸，所述稳定剂为磷酸盐或其复配盐。
所述步骤(3)中的聚合引发剂为碳酸钠、氢氧化钠或氧化钙中的一种。
所述步骤(1)中钢铁酸洗废液和稳定剂的重量比为1∶0.02～0.1。
所述步骤(2)中钢铁酸洗废液与以干基计的氯酸钠的质量比为1∶0.1～0.8，所述反应温度为60～80℃。
所述步骤(3)中加入聚合引发剂至Fe3+与OH-的摩尔比为1∶0.01～0.05，所述聚合反应的温度为60～80℃，反应时间为20～40分钟。
所得聚合氯化铁产品中，Fe3+的含量为12～18％，盐基度为15～20％，Fe2+的含量小于0.5％。
本发明的有益效果是：
1、本发明利用钢铁酸洗废液制备聚合氯化铁，降低了钢铁工业酸洗废液的后处理成本，充分利用了资源；
2、采用氯酸钠作为氧化剂，避免使用了氯气，形成良好生产环境，排除了安全隐患；
3、加入聚合引发剂，提高反应速率，并使得聚合氯化铁产品的品质提升；
4、加入适量的稳定剂，提高了聚合氯化铁产品的储存稳定性；
5、本发明方法的工艺流程简单，设备投入低，适合工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
下述实施例中的钢铁酸洗废液含有15～25％的氯化亚铁及5～12％的游离酸。
实施例1
(1)在反应罐中加入钢铁酸洗废液和磷酸钠，上述两者的重量比为1∶0.02，充分搅拌均匀，得液料一；
(2)在上述液料一中继续加入氯酸钠溶液，在80℃下进行反应至其中的氯化亚铁的含量低于0.5％，得液料二，其中所述钢铁酸洗废液与以干基计的氯酸钠的质量比为1∶0.2；
(3)在液料二中加入碳酸钠至Fe3+与OH-的摩尔比为1∶0.01，，在80℃下进行聚合反应，反应时间为20分钟；
(4)反应完毕即得聚合氯化铁产品，产品中该Fe3+的含量为12～18％，盐基度为15～20％，Fe2+的含量小于0.5％。
实施例2
(1)在反应罐中加入钢铁酸洗废液和磷酸二氢钠及磷酸钠的复配，上述两者的重量比为1∶0.05，充分搅拌均匀，得液料一；
(2)在上述液料一中继续加入氯酸钠溶液，在60℃下进行反应至其中的氯化亚铁的含量低于0.5％，得液料二，其中所述钢铁酸洗废液与以干基计的氯酸钠的质量比为1∶0.8；
(3)在液料二中加入氢氧化钠至Fe3+与OH-的摩尔比为1∶0.05，，在60℃下进行聚合反应，反应时间为40分钟；
(4)反应完毕即得聚合氯化铁产品，产品中该Fe3+的含量为12～18％，盐基度为15～20％，Fe2+的含量小于0.5％。
实施例3
(1)在反应罐中加入钢铁酸洗废液和磷酸二氢钠，上述两者的重量比为1∶0.1，充分搅拌均匀，得液料一；
(2)在上述液料一中继续加入氯酸钠溶液，在70℃下进行反应至其中的氯化亚铁的含量低于0.5％，得液料二，其中所述钢铁酸洗废液与以干基计的氯酸钠的质量比为1∶0.5；
(3)在液料二中加入氧化钙至Fe3+与OH-的摩尔比为1∶0.03，，在70℃下进行聚合反应，反应时间为30分钟；
(4)反应完毕即得聚合氯化铁产品，产品中该Fe3+的含量为12～18％，盐基度为15～20％，Fe2+的含量小于0.5％。
以上实施例中，如需提高Fe3+含量及盐基度指标，可再通过减压浓缩至客户需求的水平。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)在反应罐中加入钢铁酸洗废液和稳定剂，充分搅拌均匀，得液料一；
(2)在上述液料一中继续加入氯酸钠溶液，进行反应至其中的氯化亚铁的含量低于0.5％，得液料二；
(3)在液料二中加入聚合引发剂，进行聚合反应，反应完毕即得聚合氯化铁产品。
2.如权利要求1所述的一种利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述钢铁酸洗废液含有15～25％的氯化亚铁及5～12％的游离酸，所述稳定剂为磷酸盐或其复配盐。
3.如权利要求1所述的一种利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的聚合引发剂为碳酸钠、氢氧化钠或氧化钙中的一种。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的一种利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法，其特征在于：所述步骤(1)中钢铁酸洗废液和稳定剂的重量比为1∶0.02～0.1。
5.如权利要求1至3中任一权利要求所述的一种利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法，其特征在于：所述步骤(2)中钢铁酸洗废液与以干基计的氯酸钠的质量比为1∶0.1～0.8，所述反应温度为60～80℃。
6.如权利要求1至3中任一权利要求所述的一种利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法，其特征在于：所述步骤(3)中加入聚合引发剂至Fe3+与OH-的摩尔比为1∶0.01～0.05，所述聚合反应的温度为60～80℃，反应时间为20～40分钟。
7.如权利要求1至3中任一权利要求所述的一种利用钢铁酸洗废液生产聚合氯化铁的方法，其特征在于：所得聚合氯化铁产品中，Fe3+的含量为12～18％，盐基度为15～20％，Fe2+的含量小于0.5％。
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