CN105600893A - 一种聚氯化铁的生产方法及装置 - Google Patents

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韩晓刚
蒋晓春
刘军
赵佳
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Abstract

本发明属于无机高分子化学领域，一种聚氯化铁的生产方法，采用钢管厂或拉管厂的酸洗废液或盐酸为原料，以硼酸作为稳定剂，加入催化剂和氧化剂，最终制得聚氯化铁。有益效果：本发明生产工艺简单，易于操作，且产品稳定时间长、腐蚀性低，水处理效果好，对人体和环境无毒副作用，也不会影响水处理中理化指标；装置雾化效果好，物料能够充分反应。

Description

一种聚氯化铁的生产方法及装置
技术领域
本发明属于无机高分子化学领域，尤其涉及一种聚氯化铁的生产方法及装置。
背景技术
目前普遍使用的无机混凝剂主要分为两大类：铝盐和铁盐。铝盐中以聚氯化铝、硫酸铝、氯化铝为主。而铁盐则以聚合硫酸铁为主。自上世纪六十年代开始，聚氯化铝一起独到的优势在市场中占据了一席之地，但是科技的进步，也使其曝露出一定的不足。聚硫酸铁最早于二十世纪七十年代由日本首创，我国于二十世纪八十年代开发并投入工业化生产应用。由于其盐基度低、酸性强、稀释稳定性差，以及混凝性能低于聚氯化铝，使其推广应用受到较大局限。
聚氯化铁的研发源于最近十几年，由于其生产和使用稳定性差、腐蚀性强等缺点，使其工业化生产和应用难于实施。并且在已经公布的文献资料和专利中很大一部分研究人员都采用在生产过程中添加一定量的磷酸或者是磷酸盐来提高其稳定性，但是在水质磷含量较低或者是投加量大的时候就容易造成出水总磷超标的情况，易造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在稳定剂为磷酸或磷酸盐时容易造成出水总磷超标的缺陷，提供一种聚氯化铁的生产方法及其装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚氯化铁的生产方法，采用钢管厂或拉管厂的酸洗废液或盐酸为原料，以硼酸作为稳定剂，加入催化剂和氧化剂，最终制得聚氯化铁。
作为优选，所述稳定剂质量为酸洗废液中总铁质量的3～5％。
作为优选，所述聚氯化铁全铁含量为10～15％，盐基度为5～20％。
进一步地，所述的催化剂为硝酸、亚硝酸钠或二氧化锰中的一种。
进一步地，所述的氧化剂为气态或液态氧气。
采用上述的聚氯化铁生产方法的装置，包括反应釜、设置在反应釜上部的雾化装置和设置在反应釜底部的曝气装置；所述的雾化装置包括布液主管和与布液主管连通的若干布液支管，所述布液支管上设置有雾化孔，若干所述布液支管沿布液主管圆周方向布置；所述的曝气装置包括曝气主管和与所述曝气主管连通的若干微孔曝气陶瓷板，所述的微孔曝气陶瓷板与所述反应釜内腔连通，所述的曝气主管上设置有氧气接口；所述装置底部设置有物料出口，所述物料出口通过所述循环泵与所述布液主管连通。
作为优选，为使得酸洗废液能够均匀分布在反应釜内，所述的若干布液支管沿布液主管圆周方向均匀布置，所述雾化孔沿布液支管长度和圆周方向均匀布置。
作为优选，为避免反应釜内液体对曝气主管的腐蚀，所述的曝气主管位于反应釜外部，所述的微孔曝气陶瓷板数量为两个，且对称设置在所述反应釜的两侧。
有益效果：本发明生产工艺简单，易于操作，且产品稳定时间长、腐蚀性低，水处理效果好，对人体和环境无毒副作用，也不会影响水处理中理化指标；装置雾化效果好，物料能够充分反应。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明装置的半剖视图；
图2是本发明装置另一角度剖视图；
其中:1.反应釜，2.布液主管，3.布液支管，31.雾化孔，4.曝气主管，41.氧气结构，5.微孔曝气陶瓷板，6.循环泵。
具体实施方式
实施例1
加入盐酸100L(密度为1.15)，水385L，然后加入氯化亚铁(亚铁质量分数以26％计)400g，然后按照全铁质量的3％计量加入稳定剂硼酸，在密闭反应釜中，使用硝酸做催化剂，氧气为氧化剂，当检测Fe2+≤0.1％时，所得液体即为成品，编号为PFC-1，全铁含量11.3％，盐基度12.4％。
实施例2
在1立方反应釜中加入盐酸酸洗废液(Fe2+＝9％，HCl＝3.4％)500kg，工业合成盐酸150kg，然后加入250kg的氯化亚铁(亚铁质量分数以26％计)，然后按照全铁物质的量的5％计量加入稳定剂，使用二氧化锰作为催化剂，以液氧为氧化剂，当检测Fe2+≤0.1％时，所得液体即为成品，编号PFC-2，全铁含量11.2％，盐基度15.1％。
实施例1和2中所述的反应釜1结构如下：如图1和2所示，包括反应釜1、设置在反应釜1上部的雾化装置和设置在反应釜1底部的曝气装置；所述的雾化装置包括布液主管2和与布液主管2连通的若干布液支管3，所述布液支管3上设置沿其圆周和长度方向的雾化孔31，若干所述布液支管3沿布液主管2圆周方向均匀布置；
所述的曝气装置包括曝气主管4和与所述曝气主管4连通的若干微孔曝气陶瓷板5，所述的曝气主管4位于反应釜1外部，所述的曝气主管4上设置有氧气接口41，所述的微孔曝气陶瓷板5与所述反应釜1内腔连通，且其数量为两个，对称设置在反应釜1的两侧；所述装置底部设置有物料出口，所述物料出口通过所述循环泵6与所述布液主管2连通。
利用上述反应釜1进行生产时，先将原料(盐酸、酸洗废液、氯化亚铁等)、稳定剂和催化剂混合加入到反应釜1内，启动循环泵6和曝气装置，原料经雾化装置形成雾滴，曝气装置中通入氧气，氧气与原料和雾滴接触反应，直至反应结束。在此过程中由于布液支管3是沿布液主管2圆周方向均匀设置的，且其上雾化孔31在其圆周和长度方向均匀设置，因此雾滴之间相互碰撞能够形成尺寸更小的雾滴，能够使得雾滴与氧气充分接触进行反应。
以京杭运河水为处理对象，验证所制备药剂与常规药剂的性能，结果如表1所示，原水浊度：38.5NTU，pH值8.36，水温15℃。
表1本发明PFC-1与氯化铁的净水效果比较
由以上处理结果可见：新制备的聚氯化铁絮凝剂的效果明显优于目前使用的一些铁盐。
对比例1
将实施例2中的稳定剂硼酸替换为等量的磷酸，其他条件同实施例2，最终制得聚氯化铁，编号PFC-3，全铁含量11.3％，盐基度12.6％。
为了验证PFC-2与加磷酸做的聚氯化铁(PFC-3)腐蚀性能以及稳定性对比情况，根据GB/T18175-2014《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》的要求，在55℃试验温度下，对碳钢试片进行了表面腐蚀试验。腐蚀性能见表2所示。同时在250mL烧杯中放置等体积的PFC-2与PFC-3，记录稳定放置的天数(以烧杯中的物料由红褐色透明液体变为棕色浑浊液体即为测定终点)，以确定稳定性能的对比试验。见表2所示。
表2本发明PFC-1与PFC-2的腐蚀性能比较
絮凝剂种类 全铁 盐基度 腐蚀性能/(mm/a) 稳定性(天)
PFC-2，剩余浊度(NTU) 11.2％ 15.1％ 15.73 180
PFC-3，剩余浊度(NTU) 11.3％ 12.6％ 25.73 125
从表2中可以看出，采用硼酸作为稳定剂，不仅降低了聚氯化铁的腐蚀性能，而且对于其稳定性也有所提升。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种聚氯化铁的生产方法，其特征在于：采用钢管厂或拉管厂的酸洗废液或盐酸为原料，向其中加入氯化亚铁，以硼酸作为稳定剂，加入催化剂和氧化剂，最终制得聚氯化铁。
2.根据权利要求1所述的聚氯化铁的生产方法，其特征在于：所述稳定剂质量为酸洗废液中总铁质量的3～5％。
3.根据权利要求1所述的聚氯化铁的生产方法，其特征在于：所述聚氯化铁全铁含量为10～15％，盐基度为5～20％。
4.根据权利要求1所述的聚氯化铁的生产方法，其特征在于：所述的催化剂为硝酸、亚硝酸钠或二氧化锰中的一种。
5.根据权利要求1所述的聚氯化铁的生产方法，其特征在于：所述的氧化剂为气态或液态氧气。
6.采用权利要求1～5任一项所述的聚氯化铁的生产方法的装置，其特征在于：包括反应釜(1)、设置在反应釜(1)上部的雾化装置和设置在反应釜(1)底部的曝气装置；所述的雾化装置包括布液主管(2)和与布液主管(2)连通的若干布液支管(3)，所述布液支管(3)上设置有雾化孔(31)，若干所述布液支管(3)沿布液主管(2)圆周方向布置；所述的曝气装置包括曝气主管(4)和与所述曝气主管(4)连通的若干微孔曝气陶瓷板(5)，所述的微孔曝气陶瓷板(5)与所述反应釜(1)内腔连通，所述的曝气主管(4)上设置有氧气接口(41)；所述装置底部设置有物料出口，所述物料出口通过所述循环泵(6)与所述布液主管(2)连通。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述的若干布液支管(3)沿布液主管(2)圆周方向均匀布置，所述雾化孔(31)沿布液支管(3)长度和圆周方向均匀布置。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述的曝气主管(4)位于反应釜(1)外部，所述的微孔曝气陶瓷板(5)数量为两个，且对称设置在所述反应釜(1)的两侧。
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